アレイ状大気圧マイクロプラズマによるダイアモンドライクカーボン膜の複合コート

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本研究は大気圧マイクロプラズマのアレイ化によって,被処理材料表面の,洗浄処理,下地処理から酸化あるいは薄膜コーティングまでを一括して行う方式の基本動作を確認するものである。以下に今年度の実績を示す。(1)アレイ状マイクロプラズマの発生と観測:前年度までの成果に基づき,直流駆動のマイクロホローカソード型プラズマを主とし,複数個のマイクロプラズマを発生させた。ただし,照射空間の発光分布および発生ラジカル分布から,マイクロホローカソード型プラズマはプラズマ照射範囲が極めて限定されることが明らかになった。これを改良して照射範囲を広げるため,従来の金属-誘電体-金属の同軸3層構造に変わって,ガス流を横向きに供給する新たな電極構造を完成させた。この結果プラズマ照射範囲を大幅に広げることに成功した。(2)材料表面の改質:アルゴンを希釈ガスとして酸素,窒素,メタン等により金属及び絶縁物表面の改質処理を行った。これらは全て大気開放状態で行い,高真空専用チャンバーは用いなかった。プラズマ照射によりテフロン等の有機物表面は親水性を発現することを確認し,またチタンおよびモリブデン材料の表面洗浄と酸化処理とを連続して行った。モリブデンに比較してチタンでは,洗浄・酸化の過程が容易に確認できた。なお絶縁物および金属材料表面へのカーボン様コーティングについては,ダイアモンドライクカーボン様であるとの最終結論はより詳細な検討を必要とした。(3)本改質プロセス技術の評価:大気中での反応はプラズマ照射位置での反応過程が複雑化することから,今後より詳細なラジカル観測と,温度や雰囲気等の表面状態制御が必要であることがわかった。マイクロプラズマのアレイ化手法により実現した,大気中で動作する高速異種原料ガスを用いたプラズマ流混合という手法により,多様な表面処理を大気中で実現する可能性を示した。