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非平衡プラズマを用いた化学反応による高水素吸蔵性カーボンナノチューブの気相合成

Research Project

Project/Area Number 14750149
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Thermal engineering
Research InstitutionGifu National College of Technology

Principal Investigator

石丸 和博  岐阜工業高等専門学校, 機械工学科, 助教授 (60232344)

Project Period (FY) 2002 – 2004
Project Status Completed (Fiscal Year 2004)
Budget Amount *help
¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000)
Fiscal Year 2004: ¥500,000 (Direct Cost: ¥500,000)
Fiscal Year 2003: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2002: ¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000)
Keywords非平衡プラズマ / 直流放電 / フィラメント型電極 / 化学的気相合成 / 高純度アセチレン / 炭素材料 / RF放電 / パルス変調 / 容量結合型プラズマ / 炭素系材料
Research Abstract

新たな水素吸蔵物質として注目されている単層カーボンナノチューブの合成には、化学的気相合成法を用いることが最も有効な手法の一つと考えられている。本研究では、合成反応場に、高い熱的・化学的非平衡性を有する放電プラズマを導入する方法を提案し、この特性を利用した化学反応により、高水素吸蔵性カーボンナノチューブを合成する指針を得ることを目的としている。3年目の本研究では、直流グロー放電プラズマに注目し、原料ガスとなる高純度アセチレンと、アセチレンの高反応性を制御し放電の発生・維持を容易にする働きを有するヘリウムとの混合ガス中における特性を調査した。なお、プラズマ発生装置において、熱フィラメント支援による原料ガスの分解を可能にするフィラメント型電極を陰極側に採用した。
ヘリウムの混合、および陰極側が電極近傍で不平等電界による高い電界強度を得られる形状であることから、高いガス圧でも放電が発生・維持できるプラズマ状態が実現された。このヘリウムの働きについては、RF交流放電の場合と同様、ヘリウムの低い放電開始電界強度とペニング効果が考えられる。しかし、圧力ごとの電流-電圧特性には、圧力依存性が顕著に表れた。プラズマ状態は印加電圧で制御されることが多く、印加電圧の上昇に対する電流量の上昇割合は小さい方が良い。また、同印加電圧に対する電流量についても、ジュール発熱を抑制するために少ない方がよい。すなわち、本放電プラズマにおいては、可能な限り低い圧力条件が材料合成に適していることが明らかになった。さらに、電極表面での付着物質状況から、本放電プラズマによって、カーボンナノチューブを合成できる可能性が示唆された。
また、本放電プラズマ発生技術は、流動層方式を用いた大気圧放電によるオゾン生成にも用いられ、流動層を形成する粒子層を適切な状態にすることで、高効率・高濃度でのオゾン生成を可能にした。

Report

(3 results)
  • 2004 Annual Research Report
  • 2003 Annual Research Report
  • 2002 Annual Research Report
  • Research Products

    (13 results)

All 2005 2004 Other

All Journal Article (4 results) Publications (9 results)

  • [Journal Article] 大気圧放電を用いた流動層型反応場におけるオゾン生成2005

    • Author(s)
      石丸 和博
    • Journal Title

      岐阜工業高等専門学校紀要 40

      Pages: 41-6

    • NAID

      110004649497

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] 放電プラズマを用いた熱的非平衡状態の物質合成プロセスへの応用2005

    • Author(s)
      神戸 宣晃
    • Journal Title

      日本機械学会東海支部第54期総会講演会講演論文集 053・1

      Pages: 171-172

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] 大気圧放電プラズマを用いた流動層型オゾン生成器の特性に及ぼす粒子層状態の影響2005

    • Author(s)
      石丸 和博
    • Journal Title

      第42回日本伝熱シンポジウム講演論文集 42(未定)

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] 大気圧放電プラズマによる流動層型反応場を用いたオゾン生成2004

    • Author(s)
      石丸 和博
    • Journal Title

      第41回日本伝熱シンポジウム講演論文 41・III

      Pages: 675-676

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Publications] 石丸和博: "RF放電プラズマを用いた炭素系材料のCVDプロセスに及ぼすパルス変調の影響"第40回日本伝熱シンポジウム講演論文集. 40・III. 619-69620 (2003)

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      2003 Annual Research Report
  • [Publications] Kazuhiro ISHIMARU: "Application of Pulse Modulated RF Discharge Plasma to CVD of Carbon Materials from C2H2-H2 Mixture"Proceedings of 16^<th> International Symposium on Plasma Chemistry (ISPC16). 14(Abstract and Full-Paper CD). 583(Po11.9) (2003)

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  • [Publications] 伊藤正和: "パルス変調RF放電プラズマの物質合成プロセスへの応用に関する研究"日本機械学会東海支部第53期総会講演会講演論文集. 043・1. 163-164 (2004)

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  • [Publications] 佐々木信介: "流動層方式を用いた大気圧放電によるオゾン生成の基礎特性"日本機械学会東海支部第53期総会講演会講演論文集. 043・1. 165-166 (2004)

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      2003 Annual Research Report
  • [Publications] 石丸和博: "大気圧放電プラズマによる流動層型反応場を用いたオゾン生成"第41回日本伝熱シンポジウム講演論文集. 41・III(発表予定). (2004)

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  • [Publications] 石丸和博: "パルス変調RF放電を用いた非平衡プラズマの炭素材料合成プロセスへの応用"第39回日本伝熱シンポジウム講演論文集. 39・1. 251-252 (2002)

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      2002 Annual Research Report
  • [Publications] 石丸和博: "RF放電プラズマを用いた炭素材料のCVDプロセスに及ぼすパルス変調の影響"第40回日本伝熱シンポジウム講演論文集. (未定). (2003)

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  • [Publications] Kazuhiro ISHIMARU: "Application of Pulse modulated RF Discharge Plasma to CVD of Carbon Materials from C2H2-H2 Mixture"Proceedings of 16th International Symposium on Plasma Chemistry(ISPC16). (未定). (2003)

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      2002 Annual Research Report

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Published: 2002-04-01   Modified: 2016-04-21  

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