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本研究では、CO_2膨張溶液および超臨界二酸化炭素中で形成される分子集合体において表面修飾ナノを合成し、これらの材料基板やバルク中での完全分散化技術について検討した。
まず、表面修飾ナノ粒子を合成するための基盤技術として、高圧容器内に超音波ホモジナイザーを導入した装置を試作した。耐圧性観察窓を通して、高圧下においても超音波ホーンからキャビテーションが激しく発生していることを確認した。本装置を利用することで、高圧二酸化炭素雰囲気下においても超音波キャビテーションの崩壊により発生する衝撃波によりナノ粒子の分散が可能であることを示した。また、これらの超音波技術を利用して、10μmオーダーの球形状の高分子(PMMA)粒子とガラスナノ粒子の複合体を完全なドライプロセスで形成可能であることを示した。超音波照射によりPMMA粒子表面にガラスナノ粒子が分散した状態で均一に付着していることが確認できた。一方、水中での超音波処理を試みた場合、水の除去の際に生じる界面張力のため、ナノ粒子が凝集し、乾燥状態でPMMA-ガラス粒子複合体の形成は困難であった。さらに得られたPMMA-ガラス粒子複合体を空気中で加熱処理することで、PMMA粒子の除去とガラスナノ粒子の焼結が可能となり、多孔質ガラスが形成可能であることがわかった。
また、シランカップリング剤により表面処理を施したZnO蛍光ナノ粒子を用いて、超臨界二酸化炭素中でのMMAモノマーの重合処理によりPMMA鎖を有するPMMA-ZnO複合粒子を合成可能であることを示した。得られた複合粒子を溶剤中に溶解させ、スピンコーティング処理することで、蛍光特性を有するPMMAフィルムを形成可能であることを示した。
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