湿式法による多機能表面修飾剤を用いた粉体材料のマルチスケール構造制御

湿法多功能表面改性剂对粉末材料的多尺度结构控制

• 批准号: 17J11031
• 负责人: 森田 聖太郎
• 金额: $ 1.6万
• 依托单位: Yokohama National University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2017
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2017-04-26 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17J11031/
• 关键词: 表面修飾; スラリー; 粒子集積化; 光硬化; 熱硬化; マルチスケール構造制御; 光造形; 粒子複合化; その場固化成形

本研究の目的は、セラミックス材料の製造工程において、複数種の微粒子の集合構造（ミクロ構造）、粒子の充填構造（メゾ構造）、成形体の形状（マクロ構造）のマルチスケール領域で構造制御できる、汎用性に優れた湿式粉体プロセスの構築を目的としている。この目的達成に向けて当概年度では、2種の多機能性表面修飾剤を活用した多成分系スラリーについて、高粒子濃度条件下で流動性を向上させる手法の構築に取り組んだ。本多成分系スラリーではシリカ大粒子へシリカ小粒子を集積するミクロ構造制御が実施されており、2種の多機能性表面修飾剤の化学構造を系統的に変化させたところ、大粒子／小粒子間での引力相互作用や立体障害斥力を制御できることが分かった。これらの検討により、本多成分系スラリーにおいてミクロ構造を保持したまま所望の流動性（メゾ構造）を得るための界面設計条件を見出した。さらに、アクリル樹脂を架橋剤分子として使用する光硬化プロセスによって、ミクロ/メゾ構造を保持したまま成形体を形状付与するマクロ領域の構造制御に成功した。以上の検討から、光硬化性スラリーを対象としてマルチスケール領域で構造制御できる湿式プロセスを構築することができた。さらに、本技術において溶媒や架橋剤分子を見直すことで、炭化ケイ素／カーボン系スラリーを対象とした熱硬化技術への展開性についても実証した。以上より、集合構造制御、粒子分散化、光・熱による硬化などを可能とする多機能表面修飾剤を用いた表面設計により、セラミックス材料の製造工程におけるミクロ/メゾ/マクロ領域のマルチスケールで構造制御できる汎用に優れた湿式プロセスを構築することができた。

は の purpose, this study セ ラ ミ ッ ク の ス materials manufacturing engineering に お い て, plural kinds of の particles の collection structure (ミ ク ロ structure), particle の filling structure (メ ゾ structure), to form の shape (マ ク ロ structure) の マ ル チ ス ケ ー で ル field structure suppression で き る, universal に optimal れ た wet powder プ ロ セ ス の build を purpose と し て い る. こ の aim at に to け て when almost annual で は, two の functional surface modification tonic を use し た multicomponent system ス ラ リ ー に つ い て liquidity, high particle concentration condition で を upward さ せ る gimmick の build に group take り ん だ. This composition is more ス ラ リ ー で は シ リ カ big particle へ シ リ カ small particles を set product す る ミ ク ロ tectonic suppression が be applied さ れ て お り, more than two の functional surface chemical structure modification tonic の に を system - the さ せ た と こ ろ, big/small particles between で の gravitational repulsion interaction や stereo handicap of を suppression で き る こ と が points か っ た. Beg に こ れ ら の 検 よ り, the multicomponent ス ラ リ ー に お い て ミ ク ロ tectonic を keep し た ま ま hoped の liquidity (メ ゾ structure) を must る た め の を interface design conditions show the し た. さ ら に, ア ク リ ル resin を bridging tonic molecular と し て use す る light hardening プ ロ セ ス に よ っ て, ミ ク ロ / メ ゾ tectonic を keep し た ま ま into form を shape give す る マ ク の ロ field structure suppression に successful し た. Above の 検 please か ら, light sclerosing ス ラ リ ー を like と seaborne し て マ ル チ ス ケ ー で ル field structure suppression で き る wet プ ロ セ ス を build す る こ と が で き た. さ ら に, this technical に お い て solvent や bridging tonic molecular を see straight す こ と で, carbonized ケ イ element / カ ー ボ ン department ス ラ リ ー を like と seaborne し た heat curing technology へ の extensibility に つ い て も card be し た. Above よ り, collection structure, particle fragmentation, light, heat に よ る hardening な ど を may と す る more functional surface modification tonic を い た surface design に よ り, セ ラ ミ ッ ク の ス materials manufacturing engineering に お け る ミ ク ロ / メ ゾ / マ ク ロ field の マ ル チ ス ケ ー ル で tectonic suppression で き る domestic に optimal れ た wet プ ロ セ ス を build す る こ と が で Youdaoplaceholder0 た.

项目成果

Processing dense Al2O3 ceramics from photocurable slurries containing surface designed particles and small amount of multifunctional acrylates

用含有表面设计颗粒和少量多官能丙烯酸酯的光固化浆料加工致密 Al2O3 陶瓷

• 发表时间: 2018
• 作者: Morita Seitaro;Iijima Motoyuki;Tatami Junichi
• 通讯作者: Tatami Junichi

Colloidal hetero-assembly via acid-base interaction in fluid concentrated non-aqueous suspensions

在浓缩的非水悬浮液中通过酸碱相互作用进行胶体异质组装

• 发表时间: 2019
• 作者: Seitaro Morita;M. Iijima;Junichi Tatami
• 通讯作者: Junichi Tatami

アルミナ微粒子の界面構造設計に基づく濃厚系光硬化スラリーの開発

基于氧化铝细颗粒界面结构设计的浓缩光固化浆料的研制

• 发表时间: 2017
• 作者: Seitaro Morita;Motoyuki Iijima;Junichi Tatami;森田聖太郎，飯島志行，多々見純一
• 通讯作者: 森田聖太郎，飯島志行，多々見純一

Particle assembling and stability improvement of non-aqueous dense suspensions based on surface interaction control using modified polymer dispersants

基于使用改性聚合物分散剂的表面相互作用控制的非水致密悬浮液的颗粒组装和稳定性改进

• 发表时间: 2019
• 作者: Seitaro Morita;M. Iijima;Junichi Tatami
• 通讯作者: Junichi Tatami

非水系スラリーの分散制御を目的としたポリアクリル酸－オレイルアミン会合体の設計

用于非水浆料分散控制的聚丙烯酸-油胺聚集体的设计

• 发表时间: 2018
• 作者: 森田聖太郎;飯島志行;多々見純一
• 通讯作者: 多々見純一