【研究分野】材料加工・処理

【研究領域課題番号】19360326 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

ナノ時空間 / ソリューションプラズマ / プラズマ / 気液混合相 / ナノパルスプラズマ / 超臨界流体プラズマ / 材料プロセス / クラスタ材料合成 / ナノバブルプラズマ / スライデイングゲル / クラスター材料合成 / 環状ゲル / マイクロ波プラズマ / 表面改質 / 親水化処理 / 超臨界流体

【研究成果の概要】

本研究では、プラズマ材料プロセスの新しい可能性を開拓すべく、ナノ時空間制御技術を駆使し、液体中での低温プラズマ(ソリューションプラズマ)の創製とその材料加工プロセスへの応用を行う。従来のプラズマプロセシングでは実現不可能であった、湿度や熱的な損傷に敏感かつ溶液系のバイオ技術・医療分野での主役となるゲル材料などのソフトマテリアルに対するプラズマ材料加工法の開発など、新規プラズマ材料プロセス分野の新展開を目指す。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2007 - 2008

【配分額】20,410千円 (直接経費: 15,700千円、間接経費: 4,710千円)

【研究分野】反応工学・プロセスシステム

【研究領域課題番号】15656199 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

超臨界流体 / プラズマ / 超臨界流体プラズマ / 材料プロセス

【研究成果の概要】

本研究は、新しい材料表面処理/加工テクノロジーの創製を最終ゴールとして、"超臨界流体プラズマビーム"装置の開発を行った。
(1)放電法による超臨界流体プラズマビームプロセス装置の開発
本年度は「、材料加工・処理用の超臨界流体プラズマ材料プロセス装置の開発を行った。放電方法として、高圧雰囲気での安定性、制御性に富む、誘電体バリア放電をベースにしたビーム発生法を採用した。電源としては、交流(1〜10kHz程度)電源を用い、フロー式プロセスチャンバー(耐圧:100気圧、耐温度:100℃)は新たに作製した。主に、CO_2超臨界流体プラズマの創製を行い、そのプラズマ発生特性(ガス圧・電圧など)を調べた。また、比較実験として、バッチ式のフローのない場合の発生も行った。
(3)マイクロ表面処理・加工への応用
以上の新プロセス装置を用いたマイクロ表面処理・加工の予備実験として、CO2超臨界流体、および、有機金属原料を添加したCO2超臨界流体を用いた、プラズマ合成によるカーボンナノ物質、および、金属微粒子合成を行った。前者においては、通常のカーボンナノチューブやポリヘドロンなどが効率よく生成した。また、その生成機構として、従来の気体プラズマとは異なり、プラズマガス(超臨界CO2)を原料とし、かつ、触媒としてのNiなどの電極材料を不要とするものであった。また、後者の実験ではCO2の通常の高圧ガスへの有機金属原料の1000倍にも及び高い溶解度の大きさに起因して、通常の気体プラズマでは生成しなかった数十nm程度の金属微粒子の生成に成功した。さらにまた、通常の超臨界流体(非プラズマ状態)からの生成では、純粋な金属微粒子は得られず、不純物としての酸素や炭素元素の検出が確認され、超臨界流体プラズマプロセスの高い反応性が確認された。

【研究種目】萌芽研究

【研究期間】2003

【配分額】3,000千円 (直接経費: 3,000千円)