| 研究課題/領域番号 |
18H01754
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| 研究機関 | 長崎大学 |
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研究代表者 |
大貝 猛 長崎大学, 工学研究科, 准教授 (60253481)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 陽極酸化 / 逆電解剥離 / メンブレンフィルター / 電解研磨 / ナノチャンネル / アルミニウム |
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| 研究実績の概要 |
今年度は、アルミニウムの陽極酸化と酸化皮膜の逆電解剥離を短時間で連続して行う新規プロセスにより、直径D:50nm、長さL: 50umの高アスペクト比形状（アスペクト比L/D = 1000）のハニカム配列型ナノ細孔を有するアルミナ製メンブレンフィルターの高速作製技術を開発した。まず、高純度アルミニウム棒の断面部（直径10mm）を平滑化させるため、自動機械研磨装置を利用して、平滑な断面を有する試料を作製した。次に、得られた試料を陽極として利用し、金線を陰極に配置後、過塩素酸・エタノール混合溶液中で電気分解を行い、高純度アルミニウム棒断面部を電解研磨して鏡面加工処理を施した。更に、この鏡面加工処理された高純度アルミニウム棒断面部を陽極として利用し、金線を陰極に配置後、シュウ酸水溶液中で高純度アルミニウム棒断面部を陽極酸化させ、高密度のナノ細孔を有するナノチャンネル構造型アルミナ被膜を形成した。その後、陽極と陰極の極性を反転させ、ナノチャンネル構造型アルミナ被膜の底部で水素ガスを発生させることによりアルミナ製メンブレンフィルターを剥離・回収した（逆電解剥離法）。また、得られた試料を電界放出型走査電子顕微鏡（FE-SEM）および透過型電子顕微鏡（TEM）等により観察し、そのナノ細孔形状を精密に制御するための最適作製条件を探索した。また、別のアプローチとして、陽極酸化被膜形成後、過塩素酸・エタノール混合溶液中でアノード電解し、酸化被膜を回収する手法についても、最適条件を見出すことに成功した。
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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
今年度は、直径D:50nm、長さL: 50umの高アスペクト比形状のハニカム配列型ナノ細孔を有するアルミナ製メンブレンフィルターの高速作製技術（アルミニウムの陽極酸化と酸化皮膜の逆電解剥離を短時間で連続して実現）を開発できたため、本研究は、おおむね順調に進展していると判断した。特に、陽極酸化被膜作製後、陽極と陰極の極性を反転させ、ナノチャンネル構造型アルミナ被膜の底部で水素ガスを発生させる「逆電解剥離法」を適用することにより、効率良くアルミナ製メンブレンフィルターを剥離・回収出来るようになったため、次年度の研究がスムーズに進展するものと期待される。
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| 今後の研究の推進方策 |
アルミナ製メンブレンフィルターの開発に成功したので、今後は、このフィルター中のナノ細孔内への金属電析実験を行う。具体的には、まず、得られたアルミナ製メンブレンフィルターの片面に金薄膜をスパッタ成膜し、これを陰極材料として利用し、金線を陽極に配置後、硫酸コバルト（またはスルファミン酸コバルト）および硫酸銅を含む水溶液中でパルス電解を行い、ナノ細孔内へコバルトおよび銅の電析実験を行う。この際に、陰極電流の経時変化や陰極電流効率等を計測し、電析金属ナノワイヤー配列素子の成長速度を解析する。
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