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時空間制御型プラズマ誘起ミクロ液相反応：プラズマ援用インクジェットプロセスの創製

时空控制等离子体诱导微液相反应：等离子体辅助喷墨工艺的创建

基本信息

批准号：
20J21827
负责人：
新田魁洲
金额：
$ 1.6万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、±数％以下の誤差で径の揃った液滴を生成可能なインクジェット装置を用いて、大気圧非平衡プラズマ中に微小液滴(直径20-30 μm)を導入することにより、プラズマ―液滴の相互作用を用いた新規材料プロセスの開発、およびプロセス診断を通じたプラズマ―液滴相互作用の理解を目的として遂行された。材料プロセス開発においては、昨年度に引き続きインクジェット液滴を原料としたプラズマ援用粒子合成を更に推し進め、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、銀、および酸化亜鉛/銀コンポジット等の各種材料の粒子合成を実証した。これまで合成粒子が単分散かつサイズ制御可能であることを示してきたが、原料溶液組成やプラズマパワー等の各種パラメータ制御によって、粒子形状や光物性も制御可能であることが示唆された。プロセス診断においては、前年度に構築した液滴観察システムを利用して、大気圧非平衡プラズマ中の液滴蒸発挙動を実観測とモデル計算の両面から検証した。電子密度の増大に応じて、荷電粒子の寄与により液滴蒸発が促進されることが示唆された。更に、酸化ジルコニウム粒子合成過程におけるプラズマ中の液滴のレーザーラマン分光測定を行った。溶媒である水の誘導ラマン散乱シグナルが得られ、液滴内で固相が形成されるにつれて溶媒由来のシグナルが消失するという間接的な形ではあるが、プラズマ中の粒子形成過程の観察に成功した。本研究課題の成果は、インクジェット液滴を用いた新規プラズマ材料プロセスの開発と同時に、プラズマ－液滴相互作用に関する基礎的な知見を獲得し、液滴が関与する大気圧非平衡プラズマ材料科学の今後の発展に貢献し得る。

In this study, the diameter of droplets with an error of less than ± % can be generated by introducing small droplets (20-30 μm in diameter) into the device under high pressure and non-equilibrium conditions. The development of materials, such as aluminum, aluminum The synthetic particles can be dispersed in various ways, such as particle shape and optical properties. In the previous year, the droplet detection system was constructed, and the droplet evaporation system in the high pressure unbalanced system was used to detect and calculate the surface detection system. The increase of electron density, the formation of charged particles, and the evaporation of droplets are all promoted. In addition, in the process of particle synthesis, the concentration of liquid droplets was determined by spectrophotometry. The process of particle formation was successfully observed in the process of solvent induced water dispersion and solid phase formation in droplets. The results of this research project contribute to the future development of materials science by acquiring fundamental knowledge of droplet interaction and by developing new methods for droplet application.