2023 Fiscal Year Research-status Report
大気圧温度制御プラズマ処理による樹脂製高電圧絶縁材料の特性改善に関する研究
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22K04057
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| Research Institution | Toyo University |
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Principal Investigator |
浦井 一 東洋大学, 理工学部, 教授 (50912094)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小島 寛樹 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (00377772)
沖野 晃俊 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 准教授 (60262276)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 大気圧プラズマ / 高電圧絶縁材料 / 樹脂表面改質 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、大気圧プラズマジェットを金属や樹脂に照射することで、親水性・疎水性のコントロールが可能であることから、大気圧プラズマ処理により、樹脂材料表面の電気的特性をコントロールすることに着目している。特に、高電圧電力機器で用いられる絶縁材料に関して、プラズマ処理により辺面耐電圧特性と、帯電のコントロールが可能か調査することを目的としている。昨年度製作した大気圧プラズマ発生装置を用いて、今年度はプラズマ生成条件および絶縁材料へのプラズマ照射効果について調査した。具体的には、プラズマ生成時の放電特性の測定、電気絶縁材料表面のぬれ性に与えるプラズマ照射の影響調査，電気絶縁物表面の電気的特性計測方法を調査した。以下に得られた主な結果を示す。
(1) 作動ガスとして空気を用いた場合の、プラズマ発生時の放電電圧特性を測定した。間欠的な放電が生成されていること、ガス流量を5 litter/min程度まで増やすと、プラズマ出力は増加するが、放電が不安定になることを明らかにした。
(2) フッ素樹脂（ポリテトラフルオロエチレン）およびアクリル樹脂を被照射物として、プラズマ照射によるぬれ性の変化を測定した。空気を用いた場合でも、親水性が高められる条件を求めることができた。
(4) 電機絶縁材料表面の電気的特性測定のサンプルの形状を検討した。大面積での照射がゆうりであることから、大面積サンプルへの照射が可能な誘電体バリア放電方式のプラズマ装置を試作し，親水化と高い均一性が得られることを確認した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本年度は研究責任者の大学異動の実験装置再立ち上げがあり、当初予定より実験に遅れが生じたが、基本的なプラズマ発生と樹脂材料への照射効果に関しては計画通りに、大気圧プラズマジェット装置と、プラズマ照射後の樹脂のぬれ性計測装置を製作し，絶縁樹脂材料へのプラズマ照射効果を確認できた。フッ素樹脂およびアクリル樹脂へのプラズマ照射により親水性をコントロールできることを実験的に確認した。一方，ぬれ性の変化が長時間定着しない問題点も明らかになり、プラズマ装置の放電電圧特性などの測定から照射条件を再検討するとともに、プラズマ発生装置の高出力化の検討に着手した。
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| Strategy for Future Research Activity |
電気的特性の実験準備は予定通り完了しており、プラズマ照射試料が想定通りに作成できれば、当初予定していた絶縁樹脂材料の電気的特性の評価を完了できる予定である。ただし、樹脂材料への照射実験においてプラズマパワーが不足することが今年度の研究で明らかになっており、装置の改良も進める。電気的特性の準備は完了しており、改良装置を用いて樹脂材料サンプルを作成して、今年度中にプラズマ照射効果を検証する計画である。
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| Causes of Carryover |
本年度は研究責任者の大学異動のため、実験装置再立ち上げがあり、実験開始がおくれたため、実験消耗品の追加購入を見送った。また、装置の改造が必要なことが判明したため、装置の検討に時間を要し、実験部品の購入を次年度に繰り越すこととした。計画通りの実験を実施するため、繰越分は翌年度分の助成金と合わせて、実験装置の改造および消耗品の購入に支出する。
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