|
これまでに本研究では、ナノ粒子を含む分散液をミクロスケールの枠上に極小曲面として張ることで、複雑な形状を有したセラミックス薄膜材料の実現を目指してきた。昨年度の研究では、有機分子で修飾した酸化ジルコニウムナノ粒子自体を界面活性剤として用い、有機修飾酸化ジルコニウムナノ粒子を分散させた分散液より極小曲面を形成することに成功した。本年度は、まず有機修飾酸化ジルコニウムナノ粒子から極小曲面を形成可能な条件のマッピングを行った。その結果、ナノ粒子の重量濃度が50~60 wt%という条件で極小曲面が形成されることが明らかとなった。これは、水溶液として貼られた極小曲面から乾燥が進む際、含まれているナノ粒子が少ないと亀裂などが生じて連続膜にならないためと理解できる。同様に、表面修飾剤の濃度についても極小曲面を形成できる条件を探索した。また、極小曲面の形成に用いる枠の形状についても検討を行い、ヘリコイド状の枠についてはピッチが小さいほど極小曲面が形成されにくいことを明らかとした。このようにジルコニアナノ粒子薄膜の極小曲面を形成可能な条件を明らかにした後、チタニアナノ粒子を含むナノコンポジット薄膜を極小曲面として形成できる条件の探索を行なった。ジルコニアと同様に様々な条件での極小曲面の形成を試みたが、ポリマーを含まないと極小曲面が形成されないため、ポリマーを含むナノコンポジット材料の合成に取り組んだ。その結果、チタニアナノコンポジット薄膜を極小曲面の形状で実現することに成功した。また、ジルコニア同様に極小曲面が形成される条件のマッピングを行い、チタニアの濃度及びポリマー濃度が重要なパラメータであることを見出した。これらの研究より、セラミックスを極めて高い濃度で含む複雑な構造を極小曲面形成に原理に基づいて実現することに成功した。
|
