| 研究課題/領域番号 |
17K06458
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| 研究機関 | 山梨大学 |
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研究代表者 |
森澤 正之 山梨大学, 大学院総合研究部, 教授 (30220049)
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| 研究分担者 |
鈴木 裕 山梨大学, 大学院総合研究部, 助教 (40516928)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | 光ファイバセンサ / プラスチック光ファイバ / 膨潤性ポリマ / エレクトロスプレー法 / 静電塗布法 / POF |
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| 研究実績の概要 |
本研究は、可燃性ガスの安全で高感度の検出のために、エレクトロスプレー (ESD)法を用いてクラッドを多層化したプラスチック・ ファイバ (POF) を開発することを目的とする。本研究は、①中間電極を持つESD製膜装置の製作とPOFコアポリマの帯電防止の検討、②ESD法によるポリマ薄膜作成、③ESD法による膨潤性ポリマクラッド型POFガスセンサ(単層クラッド型および多層クラッド型)の作成と基本的特性評価、④多層クラッド型POPガスセンサによるアルカン(プロパン、メタンなど)測定の4段階からなるが、昨年度は中間電極を持つESD製膜装置の製作とイオン液体や界面活性剤による帯電防止の検討を行い、POF上へのESD法による塗布が行えた。それをうけて本年度では、2層構造を持つアルカンPOFセンサおよびPOF湿度センサの検討を行った。ESD法によって形成した上位クラッド層は、クラッド層への漏れ光を吸収させるためにある。その機能を高めるために①色素ドープ②散乱層の形成の2つの方法を試みた。飽和ヘキサンに対する応答を測定することによって両者の効果を確認したが、共に効果が見られた。特に上位クラッド層を白濁層として積層し散乱層したところ、感度の向上が著しかった。しかしながら、検出対象に対するセンシングを繰り返すことで、上位クラッド層も膨潤を繰り返し、その結果、上位クラッド層の白濁が消えて徐々に透明化してしまい、感度向上の効果が低下してしまった。今後は、繰り返し測定時でも、散乱層を維持し感度の向上効果が保たれること検討していく。
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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
2年目である平成30年度は、研究の4段階の次のステップである「POFセンサの製作と基本特性の評価」を行なう計画になっていた。本年度は、それを達成することができ、2層化の効果を確認できた。しかし、前年度未達成だった、POFを回転させながら静電塗布を行うための装置の検討、および、中間電極と対向電極間に高圧の交流電圧を印加することにより帯電を防止することは本年度でも実現できていない。今後ESD法によるクラッド層を均一かつ膜厚をコントロールすることには不可欠なので、次年度以降に検討していく。
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| 今後の研究の推進方策 |
来年度は、本年度達成できなかったPOFを回転させながら静電塗布を行うための装置の検討を行う。さらに、中間電極と対向電極間に高圧交流電圧を印加する効果を検討していきたい。しかしこれについては、昨年度および本年度の結果から、イオン液体などによるPOF上の帯電防止の効果が予想以上に大きかったので、必要性は低い。これらを含めて、来年度に再検討を行う。来年度は本年度に引き続き、ESD法によるクラッド形成のためのポリマ薄膜作成を行い、その膨潤性ポリマクラッド型POFガスセンサとしての基本特性を測定していく。薄膜形成には、電極間距離、印加電圧、使用するイオン液体、界面活性剤の量などのパラメータがあるが、特に電極間距離に焦点を当て、最適な薄膜形成パラメータを模索する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
次年度使用額が生じた理由は、本年度調達予定だった高出力可視光半導体レーザーの選定を再検討したために購入が次年度に繰り越したためである。
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