超臨界流体プラズマ生成・診断、および、それを用いた環境調和型材料プロセスの創製

超临界流体等离子体的生成和诊断，以及利用它创建环保材料工艺

基本信息

批准号：
07J02093
负责人：
笘居高明
金额：
$ 1.22万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2008
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、「超臨界流体プラズマ生成・診断・および、それを用いた環境調和型材料プロセスの創製」を目的とする。本年度の研究においては、この新規プラズマ状態、さらにはプラズマプロセスの更なる理解・制御のために"時間的・空間的な疎密混合状態のプラズマ反応場"のモデル反応場として、超臨界流体の密度揺らぎと比較し、時間的・空間的にマクロな系で揺らぎが生じている、バブルを含む液中におけるプラズマ反応場の生成・解析を行い、本プラズマ反応場制御に関する新たな知見を獲得した。具体的には、生理食塩水中において100μm程度の微小電極にAC電圧(10-100kHz)を印加し、主としてジュール加熱による、ガス注入無しでのバブル生成を行い、バブル中でのプラズマを形成した。印加電圧波形の制御のみで、電極上に10分以上安定に存在させた単一バブルと、電極近傍で生成されたバブルクラウドとの2つのバブルモードにおける安定なプラズマ形成、制御に成功している。さらに電気的特性、プラズマ中の励起種等を診断すると共に、計算機モデリングにより、バブルクラウド形成時に見られるバブル流が、主に誘電泳動力により駆動されていることを示唆した。誘電泳動力は、電界勾配と周囲媒質との誘電率の差により生じ、超臨界流体プラズマ反応場においても、疎密による誘電率の分子レベルでの空間的不均一性により、この力が働くことが考えられることから、誘電泳動力が、超臨界状態も含めた、疎密混合状態のプラズマ反応場の効率的輸送、さらにはプラズマ処理の空間的制御に効果的であることが期待される。また生体環境調和型プロセスとして、バブルクラウドモードでの液中プラズマ殺菌を行い、180sで99.5%の殺菌を実現した。本手法は、微小プラズマを用いることによる利便性と共に、高速処理能を有しており、次世代殺菌技術に大きく貢献しうるものである。

这项研究旨在“使用超临界流体血浆产生，诊断和创建超临界流体血浆过程的环境和谐物质过程”。在今年的研究中，我们在当前的血浆反应场中获得了新知识，作为“时间和空间上混合的等离子体反应场”的模型反应场，“在时间和空间上混合状态”，以进一步理解和控制等离子体的过程，与超临界流体的密度波动相比，含有液体反应和分析的液体反应的密度波动，该系统含有液体反应的范围，该系统构成了在液体反应的范围内，该系统构成了在液体反应中，该系统构成了在液体中，该系统构成了在液体中，该机构在液体中构成了fall的范围，该机构在液体中构成了fall的范围，该机构构成了在液体反应的范围内，该系统构成了在液体反应的范围。空间方式，并获得了有关血浆反应场控制的新知识。具体而言，将AC电压（10-100 kHz）应用于盐水约100μm的微电极，并且气泡主要是通过没有气体注入的焦耳加热而产生的，在气泡中形成了血浆。通过简单地控制施加的电压波形，稳定的等离子体形成和以两个气泡模式控制：一个稳定存在于电极上的单个气泡超过10分钟，并且在电极附近产生的气泡云已成功实现。此外，还诊断出了等离子体中的电性能，激发物种，计算机建模表明，在形成气泡云时看到的气泡流主要由介电嗜性力驱动。介电性力是由电场梯度和周围培养基之间的介电常数差异产生的，并且由于由于稀疏密度而导致的分子水平的介电常数，这种力也将在超临界流体血浆反应场中起作用。因此，预计介电力可以有效地在包括超临界状态在内的稀疏混合状态以及血浆处理的空间控制中有效地运输血浆反应场。此外，作为一个和谐的生物环境过程，在气泡云模式下进行了液体中的血浆灭菌，在180年代实现了99.5％的灭菌。该方法具有使用微等字的便利性，并且具有高速处理能力，从而为下一代灭菌技术做出了重大贡献。