2010 Fiscal Year Annual Research Report
大気圧μプラズマによるマイクロ流路内壁の高機能化に向けた先駆的研究
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20540488
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| Research Institution | Tsuruoka National College of Technology |
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Principal Investigator |
吉木 宏之 鶴岡工業高等専門学校, 総合科学科, 教授 (00300525)
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| Keywords | μプラズマ / パルスコロナ放電 / マイクロ流路チップ / 親水化処理 / 環状ポリオレフィン / 大気圧μプラズマ / ナノカーボン物質 / プラズマCVD |
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| Research Abstract |
マイクロ化学チップやマイクロチューブ等のマイクロ流路内壁の表面改質、薄膜コーティングを実現するμプラズマ生成・制御技術の確立、マイクロ流路内のプラズマ気相一表面反応の解明が本研究の目的である。以下に平成22年度の研究成果を記す。
(1)プラスチック製マイクロ流路チップの試料導入部(リザーバー)にワイヤー電極を設置すると同時にHeガスを導入し、ワイヤー電極にパルス電圧を印加して放電プラズマを生成して流路内壁の親水化処理を試みた。リザーバーに銅または白金ワイヤー電極を挿入し、小型パルス電源に接続する。マイクロ流路にHeガスを導入すると共に、ガスの滞留を防ぐ為にロータリーポンプで排気する。パルス電圧のV_<pp>値は9-12kV、パルス周期は約5msである。市販のプラスチック製チップのマイクロ流路内で放電プラズマを生成した。チップ材質は環状ポリオレフィン(COC、住友ベークライト)で、チップサイズは70mm×30mm、流路サイズは340μm×86μm×60mmである。また、COCの光線透過率は91%である。約30分間プラズマ処理したチップのリザーバーに水を滴下すると、水はマイクロ流路内を浸透し反対側のリザーバーに到達した。他方、未処理のチップでは水は浸透しなかった。プラズマ処理前後のマイクロ流路内壁のX線光電子分光分析の結果、O1sピークやC1sの化学シフトから酸素官能基の導入を確認した。また、マイクロスコープや走査電子顕微鏡による観察から放電プラズマ処理後の流路は平滑で損傷は認められなかった。
(2)直径数百μmの金属パイプをRF電極とした大気圧μプラズマ源を用いて、CH4/H2を原料ガスとしたプラズマCVD法でナノカーボン物質の局所成長を試み、CH4比率やDCバイアスを最適化することで得られたCNTsバンドルからの電界電子放出を確認した。
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