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2011 Fiscal Year Annual Research Report

多相ミクロ不均質媒質中におけるプラズマ創成とその応用に関する研究

Planned Research

Project AreaCreation of Science of Plasma Nano-Interface Interactions
Project/Area Number 21110003
Research InstitutionOsaka City University

Principal Investigator

白藤 立  大阪市立大学, 大学院・工学研究科, 教授 (10235757)

Keywordsプラズマ / マイクロプラズマ / ソリューソンプラズマ / 誘電体バリア放電 / 多相媒質 / 揺らぎ / ナノ界面 / ナノ粒子
Research Abstract

集積化マイクロソリューションプラズマは,従来の点状の液中プラズマ生成法と比較すると,プロセスの要となる気/液界面(プラズマ/液界面)が多数形成されることになるため,プロセスの高効率化が期待できる.これに加えて,なりゆき任せのランダムな形状の気泡を形成する従来の液中プラズマ生成法と比べると,気泡のサイズが多孔体の空孔径によって制限されるため,液体と接する気相のサイズを制御することができるという特長もある.簡単化した計算ではあるが,2桁の気相サイズの増加が,4桁ものOHラジカルフラックスの減少につながることが示唆されており,気泡サイズの制御は,プロセスを均一化,安定化させるためにも必要であると考えられる.こうした気泡サイズの可制御性という特長を維持しつつ,液体とプラズマとの相互作用を更に高効率化するための手法について検討した.具体的には,昨年度実現した多孔質体の一側面だけのプラズマ生成を,多孔質体内部でも生成することを試み,三次元集積化マイクロソリューションプラズマと呼ぶべきプラズマ源の試作を行った.試作に先立ち,数値計算による実現可能性の検討を行った.これにより,多孔質誘電体内において液体流路を狭くした環境では,導電性の液体で覆われた気泡内でも,放電のために必要な十分な電界を印加出来ることを明らかにあした.この計算結果を基にして,多孔質誘電体を用いた三次元集積化マイクロソリューションプラズマ装置を試作し,液体導電率が500uS/cm以下であれば,多孔質体内の気液混合媒質において,体積的なプラズマが生成されることを実証した.また,このプラズマ源が材料プロセシング用として利用できることを金ナノ粒子の合成実験を通じて実証した.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

気泡内のプラズマの診断を,高感度ICCD検出器を用いて計測する計画であったが,予算の3割カットの危惧がなされたため,発注と納品が遅れ,ICCD検出器を用いたデータの取得に遅れが生じている.しかし,液体媒質の電気的特性が放電特性に及ぼす影響については,計算機シミュレーションにより有益な情報を得ることができ,特許出願につながった.

Strategy for Future Research Activity

集積化マイクロソリューションプラズマを三次元化することに成功し,材料プロセシングも可能であることを示したが,プラズマ源を提案する「つくる班」の班員として,そのプラズマの電子密度や電子温度といった基本物性,並びに,気泡の揺らぎ制御の効果が気液ナノ界面を通じて行われる反応過程に如何なる影響を及ぼすかを示す必要がある.そのためにも,今年度,遅延しながらも導入したICCD検出器を活用するとともに,「みる班」班員とも連携し,得られたプラズマの物性を明らかにする.その際,二次元の方が診断に都合が良い場合は,二次元集積化型に戻り,診断を遂行する.また,「つかう班」班員とも連携し,提案したプラズマ源の有効性を明らかにする.

  • Research Products

    (17 results)

All 2012 2011 Other

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (14 results) Remarks (1 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Mechanisms of pattern formation in dielectric barrier discharges2011

    • Author(s)
      S.N.Abolmasov
    • Journal Title

      IEEE Trans.Plasma Sci.

      Volume: 39 Pages: 2090-2091

    • DOI

      10.1109/TPS.2011.2160362

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Synthesis of gold nano particles using 3D integrated micro solution plasmas2012

    • Author(s)
      T.Shirafuji
    • Organizer
      第59回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2012-03-16
  • [Presentation] 3D integrated micro solution plasmas ~Effects of electrical conductivity of liquid medium~2012

    • Author(s)
      T.Shiraifuji
    • Organizer
      The 5th International Conference on Plasma-Nano Technology & Science
    • Place of Presentation
      犬山
    • Year and Date
      2012-03-10
  • [Presentation] 3D-integrated micro solution plasma using a gas-liquid mixed phase medium2012

    • Author(s)
      T.Shirafuji
    • Organizer
      The 4th International Symposium on Advanced Plasma Science and its Applications for Nitrides and Nanomaterials
    • Place of Presentation
      春日井
    • Year and Date
      2012-03-05
  • [Presentation] Fabrication of superhydrophobic surface at a local area using atmospheric pressure plasma jet2012

    • Author(s)
      C.Terashima
    • Organizer
      The 4th International Symposium on Advanced Plasma Science and its Applications for Nitrides and Nanomaterials
    • Place of Presentation
      春日井
    • Year and Date
      2012-03-05
  • [Presentation] 気液二相が関与するプラズマプロセスの応用とその理解2012

    • Author(s)
      白藤立
    • Organizer
      応用物理学会関西支部2011年度第2回講演会
    • Place of Presentation
      大阪(招待講演)
    • Year and Date
      2012-01-27
  • [Presentation] Solution plasmas in bio-inspired cellular structure -3D integration of micro solution plasmas-2012

    • Author(s)
      T.Shirafuji
    • Organizer
      The 12 th International Symposium on Biomimetic Materials Processing
    • Place of Presentation
      名古屋(招待講演)
    • Year and Date
      2012-01-24
  • [Presentation] Generation of plasmas in porous materials with a gas-liquid mixed phase medium2011

    • Author(s)
      T.Shirafuji
    • Organizer
      Plasma Conference 2011
    • Place of Presentation
      金沢
    • Year and Date
      2011-11-22
  • [Presentation] Three-dimensional integrated micro solution plasmas for nano materials processing2011

    • Author(s)
      T.Shirafuji
    • Organizer
      Topical Workshop on Green Plasma-Nano Technology-Green Energy and Flexible New Materials-
    • Place of Presentation
      Jongro-gu, Korea(招待講演)
    • Year and Date
      2011-10-28
  • [Presentation] On the effects of bubble-size-fluctuation in the plasma in liquid2011

    • Author(s)
      T.Shirafuji
    • Organizer
      第72回応用物理学会学術講演会
    • Place of Presentation
      山形
    • Year and Date
      2011-08-30
  • [Presentation] Er:YAGレーザーによる非侵襲的低温プラズマ殺菌の可能性2011

    • Author(s)
      白藤立
    • Organizer
      電気学会プラズマ研究会
    • Place of Presentation
      大阪
    • Year and Date
      2011-08-07
  • [Presentation] Effects of solution plasmas on the structure of MWNTs2011

    • Author(s)
      T.Shirafuji
    • Organizer
      The 24th Symposium on Plasma Science for Materials
    • Place of Presentation
      吹田
    • Year and Date
      2011-07-20
  • [Presentation] Surface morphology of super-hydrophobic surface prepared with a gas-liquid mixed phase plasma jet2011

    • Author(s)
      T.Shirafuji
    • Organizer
      The 24th Symposium on Plasma Science for Materials
    • Place of Presentation
      吹田
    • Year and Date
      2011-07-19
  • [Presentation] Application of integrated micro solution plasma to decomposition of organic substances in water2011

    • Author(s)
      T.Shirafuji
    • Organizer
      The 20th International Symposium on Plasma Chemistry
    • Place of Presentation
      Philadelphia, U.S.A.
    • Year and Date
      2011-06-27
  • [Presentation] 多相媒質が関与するプラズマ材料プロセシング2011

    • Author(s)
      白藤立
    • Organizer
      真空協会SP部会第123回定例研究会
    • Place of Presentation
      吹田(招待講演)
    • Year and Date
      2011-05-20
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.t-shirafuji.jp/

  • [Patent(Industrial Property Rights)] 液中プラズマ発生法,液中プラズマ発生装置,被処理液浄化装置及びイオン含有液体生成装置2012

    • Inventor(s)
      白藤立, 高井治, 齋藤永宏, 西村芳実, 堀部博志, 杉原雅彦, 柿谷真一, 荒木学
    • Industrial Property Rights Holder
      大阪市立大学, 名古屋大学, 株式会社栗田製作所
    • Industrial Property Number
      特願2012-81750号
    • Filing Date
      2012-03-30

URL: 

Published: 2013-06-26  

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