| 研究課題/領域番号 |
20H02510
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分27010:移動現象および単位操作関連
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| 研究機関 | 国立研究開発法人物質・材料研究機構 |
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研究代表者 |
不動寺 浩 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 電子・光機能材料研究センター, 主席研究員 (20354160)
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| 研究分担者 |
久保 祥一 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 准教授 (20514863)
打越 哲郎 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 電子・光機能材料研究センター, NIMS特別研究員 (90354216)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2023年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2022年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2021年度: 7,280千円 (直接経費: 5,600千円、間接経費: 1,680千円)
2020年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
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| キーワード | コロイド結晶 / 移流集積 / 塗布乾燥 / 構造色 / マイクログラビア塗工 / 懸濁液 / R-to-R塗工 / 濃縮結晶化 / 相転移 / 塗工 / ロールツゥロール / ブラッグ回析 / アルダー相転移 / Landau-Levichレジメ / ブラッグ回折 / R-to-R連続成膜 / FDTD計算 / Dipコーティング / 単分散粒子 / 濡れ性 / 自己集積 / 連続成膜 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
高品質コロイド結晶は構造色材料としての応用が期待されている。コロイド懸濁液からコロイド結晶が形成する濃縮結晶化はコロイド結晶成膜の高品質化が可能である。申請者はシリコンオイル被覆下で結晶化を伴う成膜プロセスを開発してきた。さらに、申請者らはエタノール系の懸濁液を用いることで高速成膜が可能であることを見いだした。しかし、濃縮結晶化の成膜メカニズムには未解明の部分が多い。本研究では顕微分光及び数値計算によるモデル化を通して、濃縮結晶化のメカニズムを解明するとともにこの学術的知見をベースとした工業的にスケールアップ可能な高品質のコロイド結晶薄膜の連続成膜プロセスの検証を行う。
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| 研究成果の概要 |
コロイド結晶は移流集積法あるいはオイル被覆法により高品質な成膜が可能であるものの成膜速度が非常に遅いことが課題であった。本研究ではエタノール懸濁液系により高速成膜が改善され、マイクログラビア塗工によるR-to-R連続成膜が可能になった。また、高速成膜の膜厚と塗工速度の関係よりLandau-Levichモデルに従うことが明らかとなった。今後、工業生産を目指すうえで基盤技術として重要な知見である。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
コロイド結晶はひずみや応力を構造色変化として視認できる新素材やセンサーとして期待されている。しかし、コロイド結晶の成膜は非常に低速であることが課題であった。我々は短時間でコロイド結晶薄膜が形成するエタノール系懸濁液による高速成膜について研究した。塗工速度と膜厚の関係から低速成膜と高速成膜でメカニズムが異なることが分かった。また、本懸濁液を利用することで小型装置であるもののR-to-R塗工による連続成膜が可能であることを実証した。今後、本成果で得られた基礎研究の成果を元に産業界と連携して実用レベルのスケールアップを試みる。高品質コロイド結晶薄膜の量産化により新材料の製造コストの低減が期待される。
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