超音速粒子衝突による光触媒酸化チタン粒子の固定化

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酸化チタンは光触媒作用を有する材料として環境浄化分野での利用が期待されている．しかしその固定化にはバインダーが必須とされ，バインダー利用に伴う光触媒性能の低下が問題となっている．本申請研究は光触媒用酸化チタンのバインダーレス固定化技術の開発を目指すものである．バインダーを用いない酸化チタンの固定化手法としては特殊なナノ構造を有するセラミックス粉末を用いたコールドスプレー法による超音速衝突固体接合が報告されている．コールドスプレー法とは特殊形状ノズルによって超音速にまで加速された作動ガス中に材料粉末を投入・加速し基材上に衝突堆積させる成膜技術である．前年度までの検討によって超音速まで加速しないショットコーティング法においても酸化チタンの成膜が確認されている．R4年度の本研究においては，ショットコーティング法を用いた光触媒用酸化チタン皮膜作製を目指しノズルトラバーサーを導入し一様な皮膜作製を行った．昨年度スポットでの成膜が確認された鉄，アルミニウム，銅基材に対して成膜を行ったところ一様な膜厚の皮膜を作製することができた．成膜条件と基材の種類の関係を見ると吹付圧力が低い条件では硬い鉄基材においてほかの基材よりも高い付着効率が得られたが吹付圧力が高い条件では鉄基材では皮膜の剥離を生じ，銅基材が高い付着効率を示した．これは粒子の付着には粒子が偏平することが必要となるためその駆動力の低い，低吹付圧力では硬い基材が有利であるが吹付圧力が上がり粒子の変形が促進されると鉄基材では基材変形が少なく十分な密着が得られないため剥離が生じたと考えられる．