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2021 年度 実績報告書

低温・敏速造形を実現する金属3Dプリンター用合金ナノペーストの開発

研究課題

研究課題/領域番号 20K21095
研究機関関西大学

研究代表者

川崎 英也  関西大学, 化学生命工学部, 教授 (50322285)

研究分担者 上田 正人  関西大学, 化学生命工学部, 教授 (40362660)
研究期間 (年度) 2020-07-30 – 2022-03-31
キーワード液体金属 / 液体金属粒子 / 銅粒子 / 導電ペースト / 金属3Dプリンタ
研究実績の概要

本研究は低温(150℃以下)、短時間で金属3Dプリンタによる積層造形を可能にする「ガリウム系液体金属に銅ナノ粒子を分散させたペースト(以下、LTGCペーストと呼ぶ)の開発」を目的とする。本年度は、金属3Dプリンタによる印刷・造形に必要なガリウム系液体金属導電ペーストのための導電粒子として、グラファイトで表面コートされたガリウム系液体金属粒子を合成し、そのペースト化を検討した。ガリウム系液体金属粒子を合成するために、液体金属ナノ粒子の合成Ga75.5%、In24.5%の液体金属(EGaIn)を種々のアルコール溶媒中(メタノール、エタノール、1-プロパノール、1-ヘキサノール、1-オクタノール、1-デカノール)で120mim、氷浴下でホーンタイプの超音波装置で照射してEGaIn液体金属ナノ粒子を合成した. 以後、溶媒Aを用いて合成したEGaIn液体金属ナノ粒子をLMs(溶媒A)と記す。その結果、特に、LMs(エタノール)のみ、極めて良好な分散状態を示すことがわかった。LMs(エタノール)粒子は、2ヶ月経過後も粒子サイズを保持しているのに対し、LMs(プロパノール) 粒子は合一し粗大化していた。このLMs(エタノール)粒子の安定化要因を検討するため、XPS、ラマン分光、SEM-EDS分析を実施した。その結果、LMs(エタノール) 粒子表面は酸化ガリウムとグラフェン様カーボン(sp2炭素)との複合膜で形成されていることが明らかとなった。この表面複合膜がガリウム系液体金属粒子を安定化し、粒子凝集や合一を抑制していると考えられる。このグラファイト表面コートされたLMs(エタノール)粒子とグラファイトとの混合ペーストは、金属3Dプリンタによる印刷・造形に必要なチクソ性(外部から力をかけている間は流動性を示し外力がなくなり静止した状態では流動性がなくなる性質)を示した。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2021

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (3件) 図書 (2件)

  • [雑誌論文] Highly Conductive, Flexible, and Oxidation-Resistant Cu-Ni Electrodes Produced from Hybrid Inks at Low Temperatures2021

    • 著者名/発表者名
      D. Tomotoshi, R. Oogami, H. Kawasaki
    • 雑誌名

      ACS Appl. Mater. Interfaces

      巻: 13 ページ: 20906-20915

    • DOI

      10.1021/acsami.1c04235

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Conductive leaf vein networks produced via Ag nanoparticle self-assembly for potential applications of flexible sensor2021

    • 著者名/発表者名
      P. Keller and H. Kawasaki
    • 雑誌名

      Mater. Lett.

      巻: 284 ページ: 128937

    • DOI

      10.1016/j.matlet.2020.128937

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Mechanical Property and Heat Treatment Behaviour of Ti-Zr-Fe Alloys2021

    • 著者名/発表者名
      Chang Ting Hsuan, Maria Adachi, Masato Ueda, Masahiko Ikeda
    • 雑誌名

      Mater. Sci. Forum

      巻: 1016 ページ: 1479-1484

    • DOI

      10.4028/www.scientific.net/MSF.1016.1479

    • 査読あり
  • [雑誌論文] レーザ粉末床溶融結合法による導電性材料としての銅合金の造形2021

    • 著者名/発表者名
      小笹良輔,Gupta Mridul,石本卓也,松垣あいら,久世哲嗣,柳谷彰彦,上田正人,池尾直子,中野貴由
    • 雑誌名

      スマートプロセス学会誌

      巻: 10 ページ: 265-269

    • DOI

      10.7791/jspmee.10.265

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 優れた耐酸化性を有するCu 微粒子/Ni 錯体混合インクの開発2021

    • 著者名/発表者名
      大神里香
    • 学会等名
      ナノ学会第19回大会
  • [学会発表] 銅微粒子/銅錯体混合導電ペーストにおける銅微粒子のサイズ・形状効果2021

    • 著者名/発表者名
      都藤悠佑
    • 学会等名
      ナノ学会第19回大会
  • [学会発表] レーザビーム粉末床溶融結合により造形した銅合金の電気抵抗率変化2021

    • 著者名/発表者名
      グプタ ムリドゥル
    • 学会等名
      日本金属学会
  • [図書] Nanocellulose2021

    • 著者名/発表者名
      Y. B. Pottathara, H. R. Tiyyagura, H. Kawasaki, Z. Ahmad, S. Thomas and V. Kokol
    • 総ページ数
      568
    • 出版者
      World Scientific Publisher
    • ISBN
      978-1-78634-946-0
  • [図書] Nanocellulose Based Composites for Electronics2021

    • 著者名/発表者名
      Y. B. Pottathara, H. Kawasaki,
    • 総ページ数
      342
    • 出版者
      Nanocellulose Based Composites for Electronics
    • ISBN
      978-0-12-822350-5

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公開日: 2022-12-28  

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