新しい材料プロセスツールとしての超臨界流体プラズマビーム装置の開発

开发超临界流体等离子体束装置作为新材料加工工具

• 批准号: 15656199
• 负责人: 寺嶋 和夫
• 金额: $ 1.92万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-15656199/
• 关键词: 超臨界流体; プラズマ; 超臨界流体プラズマ; 材料プロセス

本研究は、新しい材料表面処理/加工テクノロジーの創製を最終ゴールとして、"超臨界流体プラズマビーム"装置の開発を行った。(1)放電法による超臨界流体プラズマビームプロセス装置の開発本年度は「、材料加工・処理用の超臨界流体プラズマ材料プロセス装置の開発を行った。放電方法として、高圧雰囲気での安定性、制御性に富む、誘電体バリア放電をベースにしたビーム発生法を採用した。電源としては、交流(1〜10kHz程度)電源を用い、フロー式プロセスチャンバー(耐圧:100気圧、耐温度:100℃)は新たに作製した。主に、CO_2超臨界流体プラズマの創製を行い、そのプラズマ発生特性(ガス圧・電圧など)を調べた。また、比較実験として、バッチ式のフローのない場合の発生も行った。(3)マイクロ表面処理・加工への応用以上の新プロセス装置を用いたマイクロ表面処理・加工の予備実験として、CO2超臨界流体、および、有機金属原料を添加したCO2超臨界流体を用いた、プラズマ合成によるカーボンナノ物質、および、金属微粒子合成を行った。前者においては、通常のカーボンナノチューブやポリヘドロンなどが効率よく生成した。また、その生成機構として、従来の気体プラズマとは異なり、プラズマガス(超臨界CO2)を原料とし、かつ、触媒としてのNiなどの電極材料を不要とするものであった。また、後者の実験ではCO2の通常の高圧ガスへの有機金属原料の1000倍にも及び高い溶解度の大きさに起因して、通常の気体プラズマでは生成しなかった数十nm程度の金属微粒子の生成に成功した。さらにまた、通常の超臨界流体(非プラズマ状態)からの生成では、純粋な金属微粒子は得られず、不純物としての酸素や炭素元素の検出が確認され、超臨界流体プラズマプロセスの高い反応性が確認された。

は this study, a new し い material surface 処 li/processing テ ク ノ ロ ジ ー の created を eventually ゴ ー ル と し て, "supercritical fluid プ ラ ズ マ ビ ー ム" open device の 発 を line っ た. (1) discharge method に よ る supercritical fluid プ ラ ズ マ ビ ー ム プ ロ セ ス device の 発 open this year は ", materials processing, 処 with の supercritical fluid プ ラ ズ マ material プ ロ セ ス device の open 発 を line っ た. Discharge method と し て, high 圧 雰 囲 気 で の stability, suppression に rich む, induced electricity body バ リ ア discharge を ベ ー ス に し た ビ ー ム 発 body を adopts the し た. Power と し て は, communication (1 ~ 10 KHZ) power を い, フ ロ ー type プ ロ セ ス チ ャ ン バ ー (圧 resistance: 100 気 圧, resistant to temperature: 100 ℃) は new た に cropping し た. Main に, CO_2 supercritical fluid プ ラ ズ マ の created を い, そ の プ ラ ズ マ 発 raw feature (ガ ス 圧, electric 圧 な ど) を adjustable べ た. ま た, comparison be 験 と し て, バ ッ チ type の フ ロ ー の な い occasions の 発 raw も line っ た. (3) マ イ ク ロ surface 処 principle, processing へ の 応 above の new プ ロ セ を ス device with い た マ イ ク ロ surface 処 principle, processing の reserve be 験 と し て, CO2 supercritical fluid, お よ び, organic metal materials を add し た CO2 supercritical fluid を い た, プ ラ ズ マ synthetic に よ る カ ー ボ ン ナ ノ material, お よ synthetic を び, metal particles っ た. The former に お い て は, usually の カ ー ボ ン ナ ノ チ ュ ー ブ や ポ リ ヘ ド ロ ン な ど が sharper rate よ く generated し た. ま た, そ の production mechanism と し て, 従 の 気 body プ ラ ズ マ と は different な り, プ ラ ズ マ ガ ス (supercritical CO2) を と し, か つ, catalytic と し て の Ni な ど の electrode materials を don't と す る も の で あ っ た. ま た, the latter の be 験 で は high CO2 の usually の 圧 ガ ス へ の organometallic materials の 1000 times に も solubility and high び い の big き さ に cause し て, usually の 気 body プ ラ ズ マ で は generated し な か っ た tens of nm level の metal particles の generated に successful し た. さ ら に ま た, usually の supercritical fluid (not プ ラ ズ マ state) か ら の generated で は, pure 粋 な metal particles は have ら れ ず, impurity content と し て の acid element や carbon element の 検 out が confirm さ れ, supercritical fluid プ ラ ズ マ プ ロ セ ス の high い 応 sex が confirm さ れ た.

项目成果

T.Ito, H.Fujiwara, K.Terashima: "Decreace of breakdown voltages for micrometer-scale-gap electrodes for carbon dioxide near the critical point : temperature and pressure dependences"J.Appl.Phys.. 94・8. 5411-5413 (2003)

T.Ito、H.Fujiwara、K.Terashima：“临界点附近二氧化碳微米级间隙电极的击穿电压的降低：温度和压力依赖性”J.Appl.Phys.. 94・8。 5413 (2003)