気相法で製造される微粒子の凝集と焼結による粒径・形態変化の評価と制御

气相法产生的细颗粒由于团聚和烧结而引起的粒径和形态变化的评估和控制

• 批准号: 08750870
• 负责人: 島田 学
• 金额: $ 0.64万
• 依托单位: Hiroshima University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1996
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1996 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08750870/
• 关键词: 微粒子製造; 気相化学反応法; 凝集粒子; 焼結; 一次粒子径; 形態変化; 緻密化; 熱流体シミュレーション

気相中の化学反応によって、各種機能性材料の原料などに用いられる粒子径が約0.1μm以下の微粒子を製造する方法では、粒子の組成だけでなく粒径分布や形態も制御することが重要であるが、製造時の操作条件が製造された粒子の性状に及ぼす影響は、十分明らかとはなっていない。そこで本研究では、製造される粒子の粒径分布や凝集状態、一次粒子径に及ぼす反応器温度、滞留時間などの製造条件の影響を評価し、粒子のサイズ、形態の制御のための具体的な方法を見い出すことを目的として、粒径が数〜百数十nmの微粒子の、生成・成長・形態変化過程について実験と理論計算によって検討した。まず実験的には、管型反応器を用いて、TiとSiの有機化合物や塩化物の蒸気の熱分解反応によって酸化チタンと酸化シリコン微粒子を製造し、各種製造条件、特に反応器の加熱壁面温度を系統的に変化させたときの、反応器出口での凝集粒子の浮遊状態における粒子径(凝集粒子径)分布および一次粒子径分布の変化を、エアロゾル測定システムと電子顕微鏡によって測定した。その結果、凝集粒子径と一次粒子径の壁面温度による変化はそれぞれ複雑であるが、両者の間に概ね負の相関がみられることが明らかとなった。一方理論的には、反応器内のガスの流速、温度の分布を解析する熱流体数値計算プログラムを作成し、さらに、原料ガスの反応によるモノマーの生成、モノマーや粒子同士の凝集による粒子成長、凝集粒子の高温場での焼結による形態変化などを表す基礎式に、反応器内の流速・温度分布を考慮した粒子成長過程解析プログラムを作成して数値計算を行った。計算結果を実験結果と比較検討したところ、凝集粒子径と一次粒子径はそれぞれ、凝集速度と化学反応の速度によって変化するが、両者は、焼結による凝集体の緻密化と一次粒子同士の合一にも大きく支配されており、このことが上述した負の相関につながっていることがわかった。

The chemical reaction in the phase, the raw materials of all kinds of functional materials, the size of the particles with a diameter of less than 0.1 μ m, the composition of the particles, the size distribution of the particles, the shape of the particle size distribution, and the operating conditions of the production time are used to determine the characteristics and characteristics of the particles. The purpose of this study is to determine the specific methods of particle size distribution, agglutination, primary particle diameter, temperature, residence time, temperature, particle size distribution, particle size, and particle size. Generate a long shape of the process and calculate the impact of the process. All kinds of equipment, tube type inverters, Ti

项目成果

Nagasako,T.et al.: "Numerical Simulation and Experiment of an Unsteady Thermal Polymerization Process of Styrene in a Laminar Tubular Reactor." Thermal Science and Engineering. 4(4). 11-20 (1996)

Nagasako,T.et al.：“层流管式反应器中苯乙烯非稳态热聚合过程的数值模拟和实验”。

Habuka,H.et al.: "Model on Transport Phenomena and Epitaxial Growth of Silicon Thin Film in SiHCl_3-H_2 System under Atmospheric Pressure" Journal of Crystal Growth. 169. 61-72 (1996)

Habuka,H.et al.：“大气压力下 SiHCl_3-H_2 系统中硅薄膜的输运现象和外延生长模型”晶体生长杂志。

Simada,M.et al.: "Removal of Airborne Particles by a Tubular Particle-Removal Device Using UV/Photoelectron Method" Journal of Aerosol Science. (印刷中). (1997)

Simada, M. 等人：“使用紫外线/光电子方法通过管状颗粒去除装置去除空气中的颗粒”，气溶胶科学杂志（1997 年出版）。