Plasma-induced bubbles for heterogeneous metal deposition and material intelligence by applying electric field gradients

通过应用电场梯度等离子体诱导气泡实现异质金属沉积和材料智能

基本信息

批准号：
22K18783
负责人：
山西陽子
金额：
$ 4.16万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-06-30 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K18783/
关键词：
電界誘起気泡金属析出反応性界面酸化還元機能性材料

项目摘要

柔軟性や可塑性を有する材料内のより小さな局所的な空間にエネルギーを蓄得させる例は数少なく，本研究提案に依る局所電場勾配構築はより小さい空間に局所的により多くのエネルギーを蓄えるための新しい手法となり得る．本研究ではこれまでにないプラズマ誘起気泡内における高速反応性界面を利用し(1)局所合金析出技術の創生(パーマロイや形状記憶合金など)，(2)局所電場勾配を作り出し電荷やイオンの流れを創生することを目標とし，研究を進めている．また本システムが安定に機能しゲルや生体組織などのソフトな材料に機能性材料を直接埋め込んで機能の明確な返り値を返すセンサーとしての役目を司るようになること，またそのような知能化した材料が持続性を有して動き続けるためのパワーソースとしての局所電場勾配付与などの実現をめざしている．2022年度は，局所合金析出のための気液界面の析出の条件を絞り込み，合金の析出を目標に実験セットアップを行い計測を行った．2022年度は高透磁率材料であるパーマロイの析出に取り組んだ．パーマロイはニッケルや鉄単体の透磁率の約20-67倍の透磁率を有するという特徴がある．しかしながら，これらの材料のパターニングは，従来技術であるメッキ/無電解メッキやインクジェット等では，それぞれのプロセスに起因する材質・表面形状などの制限がある．今回電界誘起気泡による析出実験においてNiおよびFeのピークを確認し，プラズマ誘起気泡による複数金属の同時析出に成功した．従来の電解めっき法では，NiとFeの溶液比が1:1の場合，Feの析出割合が84%を占める一方，本実験ではFeの析出割合が気液反応性界面の状態によって変化しており，その機序解明と制御性について今後検証を行っていく．

在柔性和塑料材料中，在较小的本地空间中存储能量的例子很少，基于此研究建议的本地电场梯度结构可能是一种新的方法，可以将更多的能量存储在较小的空间中。这项研究的目的是在血浆引起的气泡中使用前所未有的高速反应性接口，其目的是（1）创建局部合金沉积技术（例如薄或形状的记忆合金），以及（2）创建本地电场梯度并创建电荷和电荷和离子流量。目的是稳定运行并用作将功能材料直接嵌入软材料（例如凝胶和生物组织）中的传感器，以返回功能的清晰回报值，并提供当地的电场梯度作为此类智能材料以保持可持续水平移动的电源。在2022财年，我们缩小了用于局部合金沉积的气体液体界面处沉淀的条件，并以合金沉淀的目标进行了测试。在2022年，我们致力于高磁通透性材料的Permalloy沉淀。粘合色的特征是单独使用镍或铁的磁通透性的渗透性约为20-67倍。但是，这些材料的图案在常规电镀/电气板和喷墨过程中受到限制，例如由于各个过程而发生的材料和表面形状。在该实验中，使用电场诱导的气泡在沉积实验中证实了Ni和Fe峰，并通过等离子体诱导的气泡成功地同时沉积了多种金属。在常规电镀方法中，当Ni和Fe的溶液比为1：1时，Fe的降水比占84％，而在该实验中，Fe的降水比变化的变化取决于气体液体反应性界面的状态，我们将在将来研究该方法的机制和可控性。