Synthesis of metallic iron nanoparticle paste for low temperature melting

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K22095
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 28:Nano/micro science and related fields
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: Takahashi Hideyuki 東北大学, 環境科学研究科, 教授 (90312652)
• Project Period (FY): 2019-06-28 – 2022-03-31
• Keywords: 鉄ナノ粒子 / 水溶液中合成 / 錯体構造制御 / 低温焼結材料

Outline of Final Research Achievements

The relationship between iron complex species and pH in the aqueous solution were evaluated by ESI-TOF-MS and calculations using critical stability constants. As a results, potential of the solution was successfully controlled, and particle size can be controlled.
Purity of the particle surface were seriously affect to the joining between particles. Therefore, new method for cleaning the particles surface. As a results, iron nanoparticles with clean surface was successfully synthesized.

Free Research Field

材料科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

我々の生活の基盤である鉄のナノ材料が出来れば、融点より十分低い低温で構造材を接合可能となり、産業構造を大きく変えうる。しかしながら、広く知られているように、鉄のナノ材料化は達成されていない。これは鉄は酸化しやすくナノ材料化自体が難しいこと、鉄は安価な材料であり高価格となる様な高度な手法を用いた材料開発では実用化は困難、なためである。
そこで、水溶液中での鉄錯体の状態制御を基礎とした金属鉄ナノ粒子の粒子径制御法を構築した。溶融時の鉄元素を構造材内部へと拡散させ接合させるための技術開発を行うことで、低温溶融・接合が可能な金属鉄ナノ粒子ペースト材料を世界に先駆けて開発するための要素技術を解明した。