Synthesis of polycontinuous porous structure using surfactants

• Project Area: Discrete Geometric Analysis for Materials Design
• Project/Area Number: 17H06467
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: Takami Seiichi 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (40311550)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 遠藤 明 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 研究部門長 (30356604)
• Project Period (FY): 2017-06-30 – 2022-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2021)
• Budget Amount: ¥109,980,000 (Direct Cost: ¥84,600,000、Indirect Cost: ¥25,380,000); Fiscal Year 2021: ¥19,500,000 (Direct Cost: ¥15,000,000、Indirect Cost: ¥4,500,000); Fiscal Year 2020: ¥19,500,000 (Direct Cost: ¥15,000,000、Indirect Cost: ¥4,500,000); Fiscal Year 2019: ¥19,500,000 (Direct Cost: ¥15,000,000、Indirect Cost: ¥4,500,000); Fiscal Year 2018: ¥19,500,000 (Direct Cost: ¥15,000,000、Indirect Cost: ¥4,500,000); Fiscal Year 2017: ¥31,980,000 (Direct Cost: ¥24,600,000、Indirect Cost: ¥7,380,000)
• Keywords: 極小曲面 / ナノコンポジット薄膜 / セラミックスナノ粒子 / セラミックス薄膜 / ジルコニア / チタニア / 酸化ジルコニウムナノ粒子 / 幾何学 / ナノコンポジット / 3Dリソグラフィー / セラミックスコンポジット薄膜 / 金属原子含有界面活性イオン液体 / 石けん膜 / 微細加工 / イオン液体 / 界面活性剤 / ナノ粒子含有薄膜 / 多連続構造 / 多孔質構造 / 数学連携 / 多連続

Outline of Final Research Achievements

In this research, we developed a method to prepare ceramic films as a minimal surface by drying ceramics dispersion liquid spanned on a micrometer-size frame. Prepared ceramics films contained 97.6 wt% YSZ nanoparticles with a helicoid structure. We also prepared different minimal surfaces by designing frame structure.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究で開発した極小曲面の形状を有したセラミックスナノコンポジット薄膜の形成手法は、数学が予測・設計する様々な極小曲面の構造を材料科学において実現する手段となる。これより、材料科学の研究者が持つ先入観を排した数学者の発想に基づく材料合成を可能とした。また、この手法の開発とともに数学、特に幾何解析学との連携を通じ、数学者の考える概念に対応する物質・材料を用いた研究の提案に至った。

Research Products

• [Journal Article] One-step solvothermal synthesis and growth mechanism of well-crystallized β-Ga₂O₃ nanoparticles in isopropanol (2021)
  • Author(s): Takezawa Kengo、Lu Jinfeng、Numako Chiya、Takami Seiichi
  • Journal Title: CrystEngComm Volume: 23 Issue: 37 Pages: 6567-6573
  • DOI: 10.1039/d1ce00728a
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] イソプロパノール中におけるβ-Ga2O3ナノ粒子のソルボサーマル合成 (2021)
  • Author(s): 竹澤 健悟, 髙見 誠一
  • Organizer: 日本セラミックス協会 第34回秋季シンポジウム
• [Presentation] 水溶性原料を用いた酸化ハフニウムナノ結晶の連続水熱合成 (2021)
  • Author(s): 佐藤公星，山本尚武，髙見誠一
  • Organizer: ナノ学会第19回大会
• [Presentation] Production of ZrO2 nanocomposite films as a minimal surface (2021)
  • Author(s): Noriaki Yoshihara, Rikuto Takai, Seiichi Takami
  • Organizer: International Conference on Discrete Geometric Analysis for Materials Design
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] セラミックスナノコンポジット極小曲面薄膜の合成 (2021)
  • Author(s): 髙見誠一
  • Organizer: 日本物理学会 第 76 回年次大会
• [Presentation] セラミックスナノコンポジット極小曲面薄膜の合成 (2020)
  • Author(s): 髙見誠一, 高井陸斗, 吉原明典
  • Organizer: 化学工学会第51回秋季大会
• [Presentation] Fabrication of micrometer-size complicated nanocomposite film structures designed by mathematics (2019)
  • Author(s): Seiichi Takami
  • Organizer: Polymers and networks via topology and entanglement
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Challenge with mathematics to fabricate microstructures using minimal surfaces (2019)
  • Author(s): Seiichi Takami
  • Organizer: Materials Research Meeting 2019
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Preparation of ZrO2 Nanocomposite Film using Minimal Surface as Template (2019)
  • Author(s): Rikuto Takai, Seiichi Takami
  • Organizer: PACRIM13
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 極小曲面を利用したナノ・マイクロ構造の形成 (2018)
  • Author(s): 高井陸斗、髙見誠一
  • Organizer: ナノ学会第16回大会
• [Presentation] 数学との連携に基づく極小曲面を利用したナノ・ミクロ構造への挑戦 (2017)
  • Author(s): 髙見誠一
  • Organizer: 第11回 物性科学領域横断研究会