2002 Fiscal Year Annual Research Report
微小粒子を用いた3次元マイクロ・ナノファブリケーション手法の開発
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14205024
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
島 進 京都大学, 工学研究科, 教授 (70026160)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
津守 不二夫 京都大学, 工学研究科, 助手 (10343237)
小寺 秀俊 京都大学, 工学研究科, 教授 (20252471)
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| Keywords | 3次元マイクロファブリケーション / ラピッドプロトタイピング / 液滴生成 / 微小粒子 / 粒子積層 |
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| Research Abstract |
本研究は,3次元形状の自由度および材料の自由度を格段に上げるため,微粒子を順次積層して構造を作り上げていく新しい3次元マイクロファブリケーション手法を開発し,さらにナノサイズの粒子による手法への道を開くことを目的とするものである.微粒子の積層手段として,当初は,直流パルス電流印加により,粒子間に放電を起こさせ,1個ずつ粒子を結合・焼結させる方法を検討したが,放電によって任意の位置に粒子を結合させることはほとんど不可能であることが判明した.そこで,微粒子を液体中に懸濁させ,それをパルス電圧を印加することによって,微小なノズルから微小液滴としてノズルから射出させて,粒子を積層させる方法を採用することにした.そこで、液滴を噴射する際の基本的な現象を把握することを今年度は行った.具体的には,1.パルス電圧を印加することで溶液をオンデマンドに目標位置に制御して落下させることを目標として,微小液滴を生成する基礎実験を行い,液滴生成に関わる諸因子の相関関係を調べた.
2.次に粒子を懸濁した液体が同様に噴射されるかどうかを検討した.
その結果以下のことが明らかになった.
(1)液滴を得るためには,ノズル先端と基板までの距離が大きくなるほど印加電圧を大きくしなければならない.
(2)ノズル内径が小さくなるほど液滴は生成しやすく,得られる液滴の体積は小さくなる.
(3)溶液の粘性,表面張力が小さいほど液滴は生成しやすい.
(4)電圧印加前のメニスカスの形状の安定化を図るためには,溶液とノズルとの濡れ性が大きく影響する.
(5)内径120μmのノズルを用いて数百plの微小液滴を200μmの間隔で制御して落下させて基板上に2次元の微小配列体の作製が可能である.
来年度は,ノズル内径を小さくすること,ノズルと溶液との濡れ性を考慮すること,さらに微小な液滴を安定して生成することについて検討する予定である.
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