| 研究課題/領域番号 |
21K04856
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分28050:ナノマイクロシステム関連
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| 研究機関 | 愛知工科大学 |
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研究代表者 |
松浦 寛 愛知工科大学, 工学部, 教授 (50561411)
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| 研究分担者 |
古川 祐光 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 研究チーム長 (00300898)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 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 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 130千円 (直接経費: 100千円、間接経費: 30千円)
2022年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2021年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
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| キーワード | 超音波霧化 / ナノ・マイクロ粒子 / マイクロプラスチック / 大気圧プラズマ / 装置開発 / 霧化メカニズムの解明 / マイクロプラスチックの選択的分離 / ICP型大気圧プラズマ / 霧化メカニズム / μプラスチック内重金属 / ジェット霧化 / 微粒子分布 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は、近年生態系への影響が強く懸念されている、海洋中のマイクロプラスチックに吸収された、重金属の高精度解析に関するものである。現在、海洋中の微小プラスチック濃度の増加が問題視されているが、実際に生態系へ深刻な被害をもたらすのは、劣化したマイクロプラスチックに吸収され、凝集したナノスケールの重金属や有害物質である。このため、本研究では、ナノ・マイクロプラスチックの分散溶液を、超音波霧化により大気圧プラズマへ導入・解離し、分光分析により微小プラスチックに含まれる重金属に対して、pptレベルの高精度な定性定量解析を実現する。今回の研究では、上記研究の目的に記載した①～③のサブテーマを達成する。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、３つのサブテーマに関し以下の成果を得た。①超音波による霧化の発生メカニズムの解明：超音波ジェット霧化の発生は、沸騰やキャビテーションではなく、表面張力波が主要因であると結論付けた。②超音波霧化を利用したμ-プラスチックの雨滴への混入メカニズムの解明：超音波ジェット霧化により、粒径の異なる多数のアクリル粒子群から、直径1.5um以下の粒子だけを選択的に霧化ミストへ内包し分離できる事を示した。③混合ガスの大気圧プラズマによるμ-プラスチック内重金属の高精度解析：霧化ミストに内包されたマイクロプラスチックを解離する為、任意ガスで点灯可能な大気圧型ICPプラズマ発生装置の開発を行った。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
超音波霧化の発生メカニズムは、過去60年間、実験的および理論的に解明が進められてきたが、メカニズムの核心部分に未解明な点が残されていた。本研究では超音波ジェット霧化法を開発し、超音波霧化は表面張力波が主要因で発生する事を実験的に結論付けた。また、自然界における砕波を超音波ジェット霧化で模倣し、海や川に分散するマイクロプラスチックの選択的分離方法を考案した。さらに、霧化ミストに内包されたμプラスチックに付着した重金属を高精度分析するため、霧化ミストを含む任意ガスでも点灯可能な大気圧型ICPプラズマ発生装置を試作した。今後、海や川に分散するマイクロプラスチック分析に適用できる可能性が芽生えた。
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