2013 Fiscal Year Annual Research Report
空中マイクロ液滴プロセスによる構造化ソフトデバイスの高速生成
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25286082
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
酒井 啓司 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (00215584)
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2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 微小液滴 / インクジェット / マイクロカプセル / 微細加工 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究ではμm径のカプセル構造を持つ機能粒子を高速生成し、かつそのマイクロ構造を安定化させる技術を構築することを目的とする。さらにマイクロカプセル構造を長期に渡って安定的に保持・保存できるプロセスを開発し、一連の空中造形プロセスの最終モデルを完成させる。最終的に生成される安定したマイクロ粒子はその構造の分布や歩留まり、径時変化や外的環境に対する安定性などを容易に観察、評価することが可能である。このため、微小液滴空中造形プロセスの将来の工業化に向けての定量的な評価基準を与えることになる。本研究では「微小液滴空中造形プロセスによるマイクロカプセル生成」という象徴的かつ具体的な成果を結果として明示し、この技術の「ものづくり手法」としての優越性を学界並びに産業界に示すことが最終的な目標である。
今年度は、高分子ナノ薄膜コーティングによる安定化ソフト粒子の高速生成を目指して研究を継続して行った。これまでに開発した各要素技術を組み合わせた空中微小液滴プロセスラインを構成し複数液滴の衝突・融合による複層構造液滴を作製した。この中で、従来はお互いに不溶の性質を持つ異なる液体の液滴を用い、その界面張力差を利用してカプセル構造を形成していたものを、可溶性異種液滴の融合による複層構造の発現を目指して材料の探索を行った。この結果、純水とある種のアルコール水溶液との組み合わせにより、有効にカプセル構造が形成されることを見出した。これによりプロセスに使用可能な液体の組みあわせが飛躍的に広がり、かつ有害な有機溶媒を用いないマイクロ液滴プロセスの可能性を見出すことができた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
26年度の研究において、射出後の液滴の軌道精度をこれまでより数100倍向上させる技術を開発することができた。これにより高い空間分解能を持つ顕微鏡での光学像により実時間観察という当初は予測していなかった分析が可能になった。この技術は本研究の目的のみならず、広く微小液滴を扱う液体プロセスにも応用が可能なことから、本研究においてこれを高精度化する試みを加えることとなった。
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| Strategy for Future Research Activity |
基本的には当初の計画に沿って進めるとともに、長距離にわたる液滴の輸送中の光学顕微観察手法についても技術開発を行う。さらには本手法を複数液滴の衝突・融合過程の観察にまで応用する可能性を探る。昨年度において開発された軌道の長距離安定可技術をさらに発展させるために、雰囲気管理のための器具ならびに装置を購入する。
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| Causes of Carryover |
本年度において液滴の飛翔軌道を長距離にわたって安定化するために雰囲気の条件を制御することが有効であることが明らかとなった。次年度においてはこれを実証して長距離軌道安定性を実現し、より複雑な液滴融合プロセスを構築するために、雰囲気環境をより厳密に定める必要が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
雰囲気環境を制御するための大型チャンバーの購入、ならびにチャンバー外からも微小液滴を光学的に観察することが可能な超焦点顕微鏡システムならびに動画解析ソフトを導入する。
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