2019 Fiscal Year Annual Research Report
Synthesis of polycontinuous porous structure using surfactants
| Project Area | Discrete Geometric Analysis for Materials Design |
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| Project/Area Number |
17H06467
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
高見 誠一 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (40311550)
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| 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, 副研究部門長 (30356604)
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| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2022-03-31
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| Keywords | 極小曲面 / 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 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、昨年度までに形成した枠構造上への極小曲面の形成を行なった。マイクロからサブミリメートルスケールの枠構造を対象とし、この上に石けん膜を貼ることができることを確認した後、ナノコンポジット薄膜の調製に取り組んだ。ナノコンポジット薄膜を形成するため、水溶性ポリマーとナノ粒子を含む水溶液を調製し、この溶液の液膜を枠構造上に貼った後に乾燥を試みた。まず、ナノ粒子としてZrO2ナノ粒子、ポリマーとしてPVPを用いて様々な組成の溶液を調製し、石けん水のように界面張力で薄膜を形成できるか調べた。調製した溶液の表面張力を評価したところ、PVP, ZrO2ナノ粒子を含む広い系でおおよそ60 mN/mの表面張力を示すことが明らかとなった。この値は界面活性剤であるオレイン酸カリウムの1 wt%水溶液の示す表面張力よりも大きく、水の表面張力よりも小さな値であった。続いて、実際に形成したマイクロメートルスケールの枠上に薄膜形成を試みると、ZrO2ナノ粒子がおおよそ30 w%, PVPが13 wt%という条件で薄膜を形成できることが明らかとなった。乾燥後はZrO2ナノ粒子を67 wt%という濃度で含む薄膜となる。3Dプリンタで形成した枠及び機械加工で形成したらせん状の枠への薄膜形成と乾燥を行なった所、いずれの場合も極小曲面を形成できることを確認した。膜厚は最も薄い部分で1 マイクロメートル程度であり、乾燥後、ナノ粒子はポリマー中に均一に埋め込まれている様子が電子顕微鏡より明らかとなった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究では極小曲面の形状を有する材料合成を目的としており、本年度の研究によりこれに成功したため。一方、当初目標としていたのはマイクロ・ナノメートルスケールの極小曲面であるが、ナノメートルの領域にはまだ達していない。
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| Strategy for Future Research Activity |
この手法で合成したナノコンポジット極小曲面中におけるZrO2濃度は67wt%であるが、この値をさらに高くすることができれば、極小曲面の形状を有するマイクロメートルスケールのセラミックス薄膜を合成する手段につながるはずである。そこで、セラミックスナノ粒子の濃度がさらに高い極小曲面の形成に取り組むとともに、さらに小さな極小曲面の形成にも挑戦する。
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Research Products
(3 results)
