不定形電気回路のオンデマンド3D描画のための帯電マイクロバブルの時空間生成

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液中においてオンデマンドに電気を供給することは，体内インプラントロボットへの電源供給や信号伝達，電気化学反応の制御等を可能にし，医療・工学などの様々な分野への展開が期待できる．本研究は，パルス印可によって液中に生成されるマイクロプラズマバブルを時空間制御することで，従来にはない，不定形かつオンデマンドな電気回路描画デバイスを確立することを目的としている．本年度は，提案手法の実現に向けて，マイクロプラズマバブルの生成メカニズム解明を目指した基礎研究とオンデマンド金属堆積手法の確立を目指した応用研究を行った．その結果，電界によるジュール加熱・電気泳動力・誘電泳動力・電歪力を考慮した解析モデルが気泡生成箇所および溶液の屈折率変化を再現すること，生成されたマイクロプラズマバブルの最大膨張体積は，気泡内ガス種が水蒸気および水素，酸素からなると仮定した際の体積となること，プラズマ生成時の発光スペクトルが水分子の分解に起因するスペクトルであること，そのスペクトル強度から計算されるプラズマ温度が水分子の分解を十分引き起こすエネルギーを有していること，発光スペクトルが観測される条件範囲とマイクロプラズマバブルが生成される条件範囲が一致していること，酢酸金属塩水溶液を用いることで複数種の金属堆積が可能であることおよび堆積物の酸素割合が大幅に低下することを明らかにした．これらの結果より，マイクロプラズマバブルは電界集中に伴う沸騰現象とそれに伴う水蒸気の絶縁破壊によって生成されていると結論付け，エポキシ樹脂やハイドロゲルなどのドライウェットを問わない材質への複数金属種のパターニングを達成した．