| 研究課題/領域番号 |
16K05968
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
青野 祐子 東京工業大学, 工学院, 准教授 (20610033)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | 卑金属ナノ粒子 / アークプラズマ蒸着 / インクジェット成膜 |
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| 研究実績の概要 |
本年度は，昨年度検討した二種類のナノ粒子合成法の内，より汎用的な材料に適用可能なパルスアークプラズマ蒸着による卑金属ナノ粒子の生成およびインク合成法について主に検討を行った．
これまでのパルスアークプラズマ蒸着によるナノ粒子生成は，媒体に低蒸気圧のポリエチレングリコールを使用していたため，溶媒の除去が難しく，そのままではナノ粒子の観察およびインクへの適用が困難であった．そこで，本年度は，別溶媒へのナノ粒子の移動を試みた．溶媒にチオール系またはアミノ系の分散剤を添加し，ナノ粒子の分散性を向上させた状態で，ヘキサン・ドデカンチオール溶液と混合，静置することで，ナノ粒子のヘキサン層への移動，取り出しが可能となった．しかし，転移量は未だ多くはなく，インクとして使用するための濃度向上も課題にあるため，より高効率な取り出しプロセスの検討が必要である．
一方，ターゲット材料をFeとしたアークプラズマ蒸着により生成したポリエチレングリコール溶液を基板上へ滴下，アニーリングにより成膜を試みた．一様な膜となるには不十分であったが，EDSによりFeの存在を確認した．また，成膜後の強化プロセスとしてレーザピーニングを実施する計画である．そのため，薄膜材料へのレーザピーニング技術の基礎検討も実施した．
本年度実施したプロセスにより，卑金属ナノ粒子を酸化物ではない状態で取り出す可能性を見いだした．また，別溶媒への取り出しプロセスを確立しつつあり，これによりインクジェット成膜用のインクとして利用できる見込みである．これらは，従来の貴金属あるいは酸化物ナノ粒子を生成する研究とは異なり，本研究が目指すマイクロマシンを印刷技術により製作するという構想の基盤をなす成果である．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
ナノ粒子インクをポリエチレングリコール溶液から取り出す技術の研究に時間を要し，成膜まで到達しなかった．本年度まででインク合成の目処がたったため，今後，成膜実験を実施し，特性評価へと発展を目指す予定である．
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| 今後の研究の推進方策 |
低蒸気圧のポリエチレングリコールから，生成した卑金属ナノ粒子を取り出すことに成功したため，生成した粒子の粒径や組成，形状の直接的な観察が可能になる．したがって，透過型電子顕微鏡による粒子の直接観察，インク濃度の定量化と調製，インクジェット装置からの吐出実験を実施する．現在は，Feナノ粒子の生成を目指しているため，まずはFe単体での薄膜形成を目指す．薄膜とするには，濃度向上が不可避な課題として残っているが，溶媒の調製とアークプラズマ蒸着のプロセスパラメータの見直しにより，解決を図る．同時に，同プロセスによるNiナノ粒子インクの生成についても検討を開始し，Fe-Ni合金薄膜の形成を目指す．一方で，これまでに卑金属ナノ粒子インクの生成が遅れているため，状況によっては市販の貴金属ナノ粒子インク二種類を使用した合金薄膜の形成実験による予備検討を先行して行うことも検討する．
これまでにインクジェット法で生成された薄膜や細線の電気的な応用は多数報告されているが，機械的な応用は少ない．そこで，卑金属ナノ粒子合成とは別に，市販の貴金属ナノ粒子インクによる成膜と機械特性の評価も実施する．液相から生成される薄膜は，気相合成の薄膜と比べて機械強度に劣ることが予想されるため，レーザピーニングの効果についても検討する．これについては，気相合成の薄膜を用いてレーザピーニングの薄膜への適用を引き続き研究する予定である．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
国際会議参加費用や消耗品購入等の都合により，残額が発生したため．次年度の消耗品購入，分析費用として使用する．
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