誘導帯電現象を利用した気相中の微粒子積層技術の研究

2023 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21K14449
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 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: 独立行政法人労働者健康安全機構労働安全衛生総合研究所
• 研究代表者: 庄山 瑞季 独立行政法人労働者健康安全機構労働安全衛生総合研究所, 電気安全研究グループ, 任期付研究員 (30631741)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: 粉体 / 電場 / 誘導帯電 / 輸送 / 積層 / 分散

研究成果の概要

粉体による気相中の積層造形技術は低コストで環境負荷が少なく材料の変質も避けられるが、粒子の分散状態を保つのが難しい。本研究では、電場と振動を利用した微粒子の積層技術を考案し、粒子の帯電と運動を制御して分散状態で積層することに成功した。多層網電極と静電加速電極を用いて粒子を輸送・堆積させる実験を行い、粒子の分散輸送効率と電場中の運動を解析し、粒子径に応じた電極構成と電場強度の選択が重要であることを解明した。

自由記述の分野

粉体工学・静電気工学

研究成果の学術的意義や社会的意義

帯電粒子の運動制御に関する従来研究は接触帯電現象を利用するものが多く、粒子の獲得電荷が小さいので、多数の異種粒子を同極性に帯電・浮揚させてそれらの運動を電場空間で同時に制御することが難しかった。本研究では、個々の粒子に安全かつ効率的に同極性の電荷を付加出来る誘導帯電現象を利用するため、気相中で材料の損傷なく固体粒子を分散させた状態で積層させることができる。また、付着性・凝集性が高く気相中でのハンドリングが難しい数ミクロンサイズの粒子にも適用できるもので、革新的な積層造形技術の確立や従来材料の高付加価値化の促進に繋がる。