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

• 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

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．

In this paper, we propose a new method to construct a structure according to the electric field matching of the small space and the small space. In this paper, we study the utilization of high speed reactive interface in the process of bubble induction,(1) the creation of shape memory alloy by means of local alloy precipitation technology,(2) the generation of electric charge and flow by means of local electric field coordination. In 2022, the electric field distribution and realization of the stability function of the biological tissue, the functional material, and the functional value of the functional material were determined. The conditions for precipitation of alloys at the interface of gas and liquid are carefully determined. The precipitation of alloys is aimed at achieving the goal of high permeability materials in 2022. The magnetic permeability of iron monomer is about 20-67 times higher than that of iron monomer. The material and surface shape of these materials are limited by the material and surface shape of these materials. The simultaneous precipitation of Ni and Fe was successfully carried out in this paper. When Ni and Fe solution ratio is 1:1, Fe precipitation is 84%. In this case, Fe precipitation is 84%.

项目成果

マイクロプラズマバブルを用いたハイドロゲルへの金属堆積

使用微等离子体气泡在水凝胶上沉积金属

• 发表时间: 2022
• 作者: 髙橋 晴菜;山下 優;佐久間臣耶;山西陽子
• 通讯作者: 山西陽子

Deposition of Multiple Metal Species on Hydrogels Using Micro-plasma-bubbles

使用微等离子体气泡在水凝胶上沉积多种金属物质

• 发表时间: 2022
• 作者: Haruna Takahashi;Yu Yamashita;Shinya Sakuma;Yoko Yamanishi
• 通讯作者: Yoko Yamanishi

Emergent Functions of Electrically-induced Bubble

电致气泡的突生函数

• 发表时间: 2022
• 作者: Wang Han;Fujisawa Takeshi;Sato Takanori;Mori Takayoshi;Sakamoto Taiji;Yamashita Yoko;Imada Ryota;Nakajima Kazuhide;Saitoh Kunimasa;Yoko Yamanishi
• 通讯作者: Yoko Yamanishi