2015 Fiscal Year Annual Research Report
高速繰り返し短パルス電圧による高反応性大気圧非平衡プラズマの生成
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24560359
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| Research Institution | 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群) |
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Principal Investigator |
中野 俊樹 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工, その他部局等, 教授 (10531791)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
北嶋 武 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工, その他部局等, 准教授 (50424198)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 大気圧非平衡プラズマ / 短パルス電圧 / 高反応性 / 触媒作用 / 表面処理 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、高速繰り返し短パルス電圧と触媒作用を有する電極に用いることによって高い化学反応性を有する大気圧非平衡(低温)放電プラズマを生成・応用することにある。平成27年度は前年度実施できなかった高分子材料の表面処理プロセスの確立およびその最適化に重点を置いて研究し、以下の成果を得た。
(1)反応性ガスおよび挟ギャップ電極を用いて生成した大気圧非平衡プラズマによる高分子表面酸化 酸素ヘリウム混合ガスによって生成したプラスマを照射してポリエチレンテレフタレート（PET）の表面処理を行った。X線光電子分光法（XPS）によるPETの表面分析結果からプラズマ照射0.1s（実時間）で表面酸化が生じることを明らかにし、高速な表面酸化プロセスが実現可能なことを示した。
(2)反応性ガス使用時の大気圧非平衡プラズマの安定生成に関わる要因 酸素を混入した際のプラズマ状態の変化をプラズマ生成時の電極間電流・電圧測定および発光測定によって診断した。酸素をプラズマの原料ガス（ヘリウム）に1％混入させることによってプラズマ中に負イオンが生成されて電極間電流が減少しプラズマが消滅しやすくなること、プラズマ原料ガスの流量が低い条件ではプラズマ領域に回り込んだ大気に含まれる酸素によるプラズマ生成や表面酸化プロセスへの影響が無視できなくなることを明らかにした。これらの成果は、高速な高分子表面処理プロセスを行う際に必要となる安定なプラズマ生成の実現のために重要な知見である。
平成24～27年度に得られた一連の研究成果から、高い化学反応性を有する大気圧非平衡放電プラズマを生成する技術として高速繰り返し短パルス電圧と狭ギャップ電極系を併用した手法を確立することができた。さらに、その有効な応用の一例として高分子の高速表面酸化プロセスへの適用の有効性を示すことができた。これらの点で本研究の成果は意義がある。
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