表面状態による微粒子集合体のナノ構造および強度の制御

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本研究は、セラミックス原料粒子を対象に、固液分散系における微粒子の表面状態による凝集分散挙動の変化と乾燥、成形後の粒子集合体構造および強度の関係を実験的に観察するとともに、凝集および乾燥過程を定式化した計算機シミュレーションコードを開発し両者の関係の定量的解析を行った。1、超微粒子の凝集状態と乾燥体、成形体構造に関する実験的検討金属アルコキシドから加水分解縮重合反応条件の制御により粒子構造,大きさおよび表面状態を調整した粒子およびゲルを合成した。この粒子に各種の界面活性物質を吸着し、粒子の凝集挙動、表面電位等と、乾燥、成形過程での粒子集合体構造および強度の変化を測定した。その結果、表面の分子構造により水分子の水素結合状態が変化し、超微粒子でも分散する条件が存在すること、粒子界面に残存する吸着分子による付着力が変化し、凝集状態と界面の付着力制御が、セラミックスの信頼性を向上する乾燥顆粒体構造と強度の最適化に有効であることを確認した。2,表面状態の変化を加味した多粒子系離散要素法による凝集過程のシミュレーション拡張されたDLVO理論を基礎に多粒子系での離散的シミュレーションコードを開発した。水和斥力項を導入することで粒子表面状態による凝集状態の変化に関する実験結果を再現できた。