ナノワイヤ薄膜による超撥水および超親水の実現とマイクロ/ナノ流路

利用纳米线薄膜和微纳流道实现超疏水和超亲水

• 批准号: 18656054
• 负责人: 大前 伸夫
• 金额: $ 1.92万
• 依托单位: Kobe University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18656054/
• 关键词: カーボンナノチューブ薄膜; 高耐摩耗; 超撥水; マイクロトライボロジー; 超親水

本研究ではカーボンナノチューブ(Carbon-Nanotubes:CNT)薄膜の超撥水性に注目し、任意形状を有するマイクロ/ナノ流路の創製を試みてきた。CNT薄膜を基板上に成長させる場合、触媒の配置によって任意位置にCNT薄膜を作成することが可能である。したがって、親水性基板上にCNT薄膜をパターン作製することにより、マイクロ/ナノ流路の創製が可能である。すでに前年度、シリコン酸化膜上にメタルマスクと熱CVD(Thermal chemical vapor deposition)法による直線、分岐、合流、連続屈曲、さらにはフェルマー螺旋形状を有するCNT薄膜流路の作成に成功し、マイクロシリンジを用いた水導入の実験にも成功した。しかしながら、CNTとシリコン酸化膜の密着性が低く、場合によっては水の圧力でCNTの剥離などが生じ、水の導入が困難な場合が存在した。そこで、本年度はCNT薄膜と基板との密着性を高めるために、陽極酸化アルミニウム(AAO;Anodized Aluminum Oxide)の形状が均一な細孔を鋳型として、そこにCNTを作製するテンプレート法を用いてCNT薄膜の作製を行った。このAAOテンプレート法で作製されたCNT薄膜はCNTの根元が細孔内に留まることから、シリコン酸化膜基板よりも高い密着性を有していた。マイクロ摩擦試験の結果、シリコン酸化膜基板では極低荷重で容易に剥離していたCNT薄膜が、AAO上では20〜100μN以上の荷重下においても剥離が観察されなかった。このようにAAOを用いることで、耐久性を持つマイクロ/ナノ流路の創製が達成できると思われる。本研究成果に関し、JSTのシーズ発掘試験に応募し実用化試験を目指すとともに、産業財産権の取得を考えている。

In this study, we tried to create a channel with arbitrary shapes for the super-hydrophobic properties of Carbon-Nanotubes (CNT) films. CNT thin films can be formed at arbitrary positions in the case of growth of CNT thin films on substrates and catalyst disposition. CNT thin films on hydrophilic substrates can be fabricated by means of flow paths. In the past year, CNT thin film flow path was successfully fabricated by Thermal chemical vapor deposition (CVD) method, such as straight line, branching, confluence, continuous buckling, and spiral shape. The adhesion of CNT to acid film is low, and the pressure of water makes CNT peel off, and water introduction difficult. This year, CNT thin films and substrates have high adhesion, anodized Aluminum Oxide (AAO) has uniform shape, fine pores, and CNT thin films have been fabricated using the CNT thin film fabrication method. The CNT thin film was prepared by the AAO method, and the CNT elements remained in the pores. As a result of friction test, CNT thin films are easy to peel off under extremely low loads on the substrate and under loads of more than 20 ~ 100μN on the AAO. The AAO is used for durability, and the flow path is created. The results of this study are related to the development of JST, the application of chemical test, and the acquisition of industrial property.

项目成果

Humidity effects on tribology of advanced carbon materials

• DOI: 10.1016/j.triboint.2006.01.007
• 发表时间: 2006-12
• 期刊: Tribology International
• 影响因子: 6.2
• 作者: N. Ohmae

Investigations of microtribology of carbon nanotube films using in-situ SEM

使用原位 SEM 研究碳纳米管薄膜的微观摩擦学

• 发表时间: 2006
• 期刊: Rroc. of The third Asia International Conference of Triblogy
• 作者: H. Minezaki;Y. Yoshida;N Mitsumune;Y Abe;T Isoyama;大前 伸夫;大前 伸夫;木之下 博;Nobuo Ohmae;Nobuo Ohmae;木之下博;Hiroshi Kinoshita;Hiroshi Kinoshita
• 通讯作者: Hiroshi Kinoshita

Shaping carbon nanotube bundles during growth using a magnetic field

• DOI: 10.1016/j.carbon.2007.12.005
• 发表时间: 2008-03
• 期刊: Carbon
• 影响因子: 10.9
• 作者: N. Ohmae

Atomic structure and field evaporation of carbon nanotube studied by atom probe field ion microscopy

• DOI: 10.1016/j.diamond.2007.01.032
• 发表时间: 2007-04
• 期刊: Diamond and Related Materials
• 影响因子: 4.1
• 作者: N. Ohmae;N. Matsumoto;T. Ohata;H. Kinoshita

カーボンナノチューブ薄膜のマイクロトライボロジー -長さと形状の影響-

碳纳米管薄膜的微观摩擦学-长度和形状的影响-

• 发表时间: 2006
• 期刊: トライボロジー2006 春 東京 会議予稿集
• 作者: H. Minezaki;Y. Yoshida;N Mitsumune;Y Abe;T Isoyama;大前 伸夫;大前 伸夫;木之下 博;Nobuo Ohmae;Nobuo Ohmae;木之下博
• 通讯作者: 木之下博