| 研究課題/領域番号 |
22K03587
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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14030:プラズマ応用科学関連
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
田中 学 九州大学, 工学研究院, 准教授 (10707152)
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| 研究分担者 |
渡辺 隆行 九州大学, 工学研究院, 教授 (40191770)
茂田 正哉 東北大学, 工学研究科, 教授 (30431521)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (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)
2024年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2023年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | 熱プラズマ / プレーナージェット / アーク放電 / 多電極 / 交流アーク / ポーラスシリコン / 変動 / 珪藻土 / ダイオード整流 / ポーラスSi |
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| 研究開始時の研究の概要 |
ダイオード整流多電極アーク源を用いた平板状（プレーナー）熱プラズマ流を発生・制御し，還元性ラジカルを高速照射することで，珪藻土由来のポーラスSiの大量合成手法確立を目指す．周波数変調交流を基としたダイオード整流多電極アーク源を開発し，プレーナー熱プラズマ流を生成・制御することで，再結合による活性ラジカルの不活化を抑制し，低温基板への超高速ラジカル照射を達成する．変調周波数に対応可能な高速度可視化システムを用いた(i)プラズマ物理量（温度，ラジカル濃度）の精密計測．(ii)流れ場の可視化に加えて，(iii)数値流体解析を併用することで，新規なプラズマ流の理解・制御を行なう．
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| 研究実績の概要 |
ダイオード整流多電極アーク源を用いた平板状熱プラズマ流を発生・制御し，還元性ラジカルを高速照射することで，珪藻土由来のポーラスSiの大量合成手法確立を目指す．周波数変調交流を基としたダイオード整流多電極アーク源を開発し，プレーナー熱プラズマ流を生成・制御し，再結合による活性ラジカルの不活化を抑制し，低温基板への超高速ラジカル照射を達成する．変調周波数に対応可能な高速度可視化システムを用いた(i)プラズマ物理量（温度，ラジカル濃度）の精密計測．(ii)流れ場の可視化に加えて，(iii)数値流体解析を併用することで，新規なプラズマ流の理解・制御を行なう．
サブテーマI（つくる）：熱プラズマ発生装置にインバータ制御による駆動周波数変調を行い，アーク変動現象およびプラズマジェット流に及ぼす駆動周波数の影響を明らかにした．さらに，多相交流回路の電極配置によるプラズマ制御について調査している．
サブテーマII（みる）：上述の通り駆動周波数の影響について，特にアーク変動に着目した可視化・解析を行っている． 電圧変動解析については，解析手法の構築が完了した．アーク画像の解析について，現在構築中である．
サブテーマIII（つかう）： 基板への照射については，試験的に行った．まずシリコンベースに樹脂等が塗布されたシリコン系基板に対する照射効果を調査中である．
以上のように確立した革新的熱プラズマ源を用いることで，珪藻土由来のポーラスSiの大量製造手法を確立し，リチウムイオン電池への応用展開を目指す．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本研究は概ね順調に進行している．2023年度については，サブテーマIインバータの施行についても完了し，駆動周波数評価が可能となった．サブテーマIIは前年度の引き続き想定以上に順調に進行している．サブテーマIIIは現在は想定のペースで，Si系基板処理の実施に着手していることなどの全体進捗を鑑み，概ね順調に進展していると判断できる．
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| 今後の研究の推進方策 |
残り2つのサブテーマに基づき研究を進める．
完了）サブテーマI：周波数変調インバータを組み込み，プレーナー熱プラズマ流における駆動周波数の影響を評価する．
実施中）サブテーマII：光学的計測に基づくプラズマ場の可視化・解析を進めることで，適切なプラズマ生成条件，材料処理条件の検討を進める．その際，サブテーマIIIの応用研究とも相互に結果・知見をフィードバックすることで，適切な処理条件の模索につなげる．
実施中）サブテーマIII：サブテーマI，IIの知見を鑑みSi系材料の生成条件の検討を進める．
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