Development of a new particle deposition coating process using flame aerosol technologies
| Project/Area Number |
20J20823
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 27010:Transport phenomena and unit operations-related
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
平野 知之 広島大学, 先進理工系科学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2020-04-24 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
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| Keywords | ナノ構造化微粒子 / 火炎噴霧熱分解法 / 管状火炎 / エアロゾルプロセス / ナノ粒子 |
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| Outline of Research at the Start |
ナノ粒子およびナノ粒子を利用した微粒子状の構造体材料（ナノ構造化微粒子）は、その特異的な構造により材料特性を著しく向上させる。本研究では、ナノ構造化微粒子の実用化に向けた火炎法によるナノ構造体微粒子の直接合成およびその薄膜化による微粒子積層デバイスの創製を実施する。本研究により、ナノ材料がキー材料となるためのプロセス技術開発の設計指針を提案し、持続可能な社会に向けたナノ材料の社会実装を加速させることを目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
(1) 微粒子の高耐久化：微粒子の酸に対する耐久性を向上させることを目的として，コアシェル構造をもつナノ構造化微粒子の合成を検討した。気相法を用いたコアシェル粒子のワンステップ合成には，精密な温度制御が必要となる。本研究では，同軸流拡散火炎の中心に，原料液滴を輸送するための流路として石英管を設置することで，液滴や微粒子に供給されるエネルギーを制御できることを見出した。このプロセスにより，内部に多数のコア粒子を有するコアシェル構造（マルチコアシェル構造）を有する微粒子の合成に成功し，高い耐久性を示すことを明らかにした。
(2) 凝集構造を制御した触媒粒子の開発：一般的に火炎合成ナノ粒子は，粒子間が焼結したネッキング構造を有することが知られている。これらのネッキング構造は粒子の電子伝導性を向上させ，その凝集度を制御することが重要である。本研究では，気体燃料の拡散燃焼と液体燃料の噴霧燃焼を利用して，凝集構造を制御した電極触媒粒子の合成を試みた。気体燃料の拡散燃焼を用いた場合，火炎帯背後に広く高温領域が形成され，粒子成長・焼結が促進した結果，粗大な粒子が生成されることが分かった。一方，液体燃料の噴霧燃焼を用いた場合，液体前駆体の急速なガス化と急冷却による再析出により，微細な凝集ナノ粒子が形成された。
(3) 大量合成に向けた火炎プロセスの開発：粉体を大量に処理できる火炎プロセスの開発を行った。生産性の向上のために，昨年度までに行った液体原料の供給に加えて，粉体原料の供給ができるように装置を改良した。開発した火炎装置は，粉体やガスの大量供給に対して安定に稼働し，粉体のキャリアガス流量の増加による消炎は確認されなかった。また，供給した粉体原料は，火炎中で効率的にエネルギーが供給されることで溶融し，球状化することが明らかとなった。
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| Research Progress Status |
翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(35 results)
