2020 Fiscal Year Annual Research Report
Fabrication of fluidic ceramics with supercritical fluid technology toward dynamic thermal management
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16H06367
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
阿尻 雅文 東北大学, 材料科学高等研究所, 教授 (60182995)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高見 誠一 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (40311550)
笘居 高明 東北大学, 多元物質科学研究所, 准教授 (80583351)
横 哲 東北大学, 材料科学高等研究所, 助教 (80807339)
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| Project Period (FY) |
2016-05-31 – 2021-03-31
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| Keywords | フルイディックセラミックス / 超臨界水熱法 / 有機無機ハイブリッドナノ粒子 / サーマルマネージメント |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、高熱伝導・絶縁材料に「流動性」を与えることで、複雑形状モジュール全体に注入できる高熱伝導材料を開発した。超臨界法による有機無機ハイブリッド材料合成とその分散・凝集制御により、流動性と高熱伝導性を両立する超高濃度フルイディックセラミクス創製に成功し、その設計に資する知見を取得した。
超臨界法による有機無機ハイブリッド材料合成とその分散・凝集制御により、80vol%を超える超高濃度フルイディックセラミクス創製に成功した。高熱伝導材料であるBN表面に水熱処理でアミン系分子を修飾することで、無極性溶媒中においても良好な分散が可能となった
超臨界法による有機修飾ナノ粒子合成の速度論的評価の過程で、表面有機修飾・脱離が動的に生じつつ、結晶の再溶解析出・結晶成長が生じること、さらにその際の有機修飾が材料の平衡安定性にも影響を与える可能性が示唆された。そこでナノ粒子の有機修飾機構の平衡論的解析を展開するための実験項目を追加した。その結果、露出面が制御されていない球状CeO2を水熱条件で有機修飾処理を施すと、表面に高い触媒活性を呈する(100)面が優先的に露出した立方体状CeO2に変化することを見出した。
この結果に基づき、超臨界有機修飾法における有機修飾メカニズムの解明を行った。超臨界状態で、粒子形成後の表面に有機修飾分子が吸着するだけではなく、有機金属錯体の形成（金属酸化物表面の溶解）と水による金属錯体の加水分解（再析出）が鍵となる反応であることが明らかとなった。この有機金属錯体を経由した粒子の溶解再析出による高速な成長が起こることが示され、粒子を出発物質とした場合でも、その形態制御が可能であることが明らかとなったこの結果に基づき、形状制御性が失われたナノ粒子を再度水熱処理し、高活性面を再生する新規プロセスの提案を新たに行った
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Presentation] Reorientation of Surface Crystalline Structure of Nanoparticle by Supercritical Hydrothermal Treatment for Nanocatalysts Regeneration2021
Author(s)
Tomai, T., Tang, L., Yoko, A., Omura, Y., Seong, G., Adschiri, T.
Organizer
The 7th International Solvothermal and Hydrothermal Association Conference
Int'l Joint Research / Invited
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