2023 Fiscal Year Annual Research Report
Plasma-induced bubbles for heterogeneous metal deposition and material intelligence by applying electric field gradients
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22K18783
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
山西 陽子 九州大学, 工学研究院, 教授 (50384029)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
前田 真吾 東京工業大学, 工学院, 教授 (40424808)
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| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2024-03-31
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| Keywords | 電界誘起気泡 / 金属析出 / 反応性界面 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
柔軟性や可塑性を有する材料内のより小さな局所的な空間にエネルギーを蓄得させる例は数少なく，本研究提案に依る局所電場勾配構築はより小さい空間に局所的により多くのエネルギーを蓄えるための新しい手法となり得る．本研究ではこれまでにないプラズマ誘起気泡内における高速反応性界面を利用し(1)局所合金析出技術の創生(パーマロイや形状記憶合金など)，(2)局所電場勾配を作り出し電荷やイオンの流れを創生することを目標とし，研究を進めている．
また本システムが安定に機能しゲルや生体組織などのソフトな材料に機能性材料を直接埋め込んで機能の明確な返り値を返すセンサーとしての役目を司るようになること，またそのような知能化した材料が持続性を有して動き続けるためのパワーソースとしての局所電場勾配付与などの実現をめざしている．
2023年度は，2022年度に引き続き局所合金析出のための気液界面の析出の条件を絞り込み，溶液の組成に応じた堆積物が得られることを明らかにした．原因としてはプラズマ誘起気泡による反応がμ秒単位の非常に高速な反応であるため，遠距離に存在するイオン化傾向の小さい金属や堆積速度の速い金属ではなく，近距離に存在する金属イオンが優先して還元されたと考えられ，気泡（気液界面）周辺の金属イオン量が支配的であると示唆される．これは従来法である電解めっき法とは大きく異なる特性で，学術的に非常に重要である．
本研究ではプラズマ誘起気泡によるNiFe合金の生成に成功したが生成量や酸化の問題から材料特性を自由に制御し・機能化させるには至っておらず，今後更なる原因解明と改善が必要である．
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