ナノ材料塗布プロセスにおけるミクロ動的濡れ特性の高精度計測と推算モデル構築

2022 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20H02498
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分27010:移動現象および単位操作関連
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 庄司 衛太 東北大学, 工学研究科, 准教授 (20780430)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: 動的濡れ / ナノ材料 / ナノ液膜 / 先行薄膜 / エリプソメータ

研究成果の概要

本研究では，ポリジメチルシロキサンやノルマルアルカンにナノ粒子を分散させたナノ材料液滴について，これを基板上に滴下した際の固体・液体・気体の三相界面近傍に発達するナノメートルスケール厚さの液膜形状の観測に初めて成功した。また，分散媒種や分散媒蒸発，ナノ粒子濃度の影響などを系統的に明らかにするとともに，ナノ材料特有の超拡張濡れを見出し，そのナノ液膜発達との相関について明らかにした。

自由記述の分野

化学工学，熱工学

研究成果の学術的意義や社会的意義

ナノ粒子が高濃度に分散したナノフルイドや高分子ナノコンポジット材料などの革新的機能を有するナノ材料は，導電性ナノインク，太陽電池，センサーなど多岐に渡る応用が期待される。これら応用に向けたナノ材料の塗布・薄膜化プロセス，例えば，ナノ材料のインクジェットプロセス等においてナノ材料液滴の濡れ現象の制御は不可欠であり，その現象理解はプロセスの高度化につながる。基板上ナノ材料液滴の三相界面近傍に発達するナノメートルスケール厚さの液膜形状の観測はこれまで研究例がほぼなく，これを可能とした点および本観測を軸とし各種相関を整理した点に本研究の学術的意義がある。