2015 Fiscal Year Research-status Report
新規機能性シリカガラスの省エネルギー型製造プロセスの開発
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26420756
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
藤野 茂 九州大学, 産学連携センター, 教授 (10304833)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | シリカガラス / メソポーラス / ポリビニルアルコール / 焼結 / 透明石英ガラス / 微細加工 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では高い透過率を有する透明焼結シリカガラスの省エネルギー型製造プロセスの確立を目指すことを目的としている。シリカナノ粒子とポリビニルアルコール（PVA）を分散させたサスペンションを調製し、それを乾燥することでバルク状のメソポーラスSiO2-PVAナノコンポジット前駆体を作製した。メソポーラス前駆体はサスペンションを乾燥して得られるため、サスペンション中のシリカナノ粒子のPVA水溶液の分散・凝集状態をゼータ電位測定、細孔分布測定より明らかにした。また、分散・凝集状態におけるpHと組成依存性、乾燥段階における亀裂挙動について調べた。シリカ粒子のゼータ電位は、pHの減少に伴って増加し、pH3付近に等電点が存在することが分かった。シリカ粒子の凝集サイズはpHの減少に伴い、pH付近で500nmと粗大化する傾向にあった。SiO2-PVAサスペンション中の凝集サイズは、PVA添加量の増加およびpHの減少に伴って大きくなり、PVAの量が20wt%の時かつpH3の等電点近傍で1500nmと更に大きくなることが分かった。前駆体作製時における亀裂発生は、PVA添加量およびpHに依存していることが明らかとなり、乾燥過程の多孔質ゲルに存在する細孔中の溶液の表面張力と細孔径に支配される毛細管力を制御することで、亀裂の無いバルク状のものが得られることが分かった。得られた前駆体の比表面積は150m2/g～300m2/gであった。更に、本前駆体のメソ孔を利用することで、CuやPr等の金属イオンをドープしたバルク状のシリカガラスの低温製造条件の探索を行い、発光特性を評価した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本研究を進めていく中で、省エネルギー製造プロセス開発の他に機能性材料として、微細加工、発光特性に関する５報の論文が掲載された。更に特許出願（PCT/JP2016/56625）を行った。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度ではPVA高分子を用いたシリカメソポーラス前駆体の作製を進めてきたが、更に、製造プロセスの簡便化、高速化には前駆体の乾燥速度を大きくすることがよりよい開発となることがわかった。今後はPVA以外の有機高分子あるいは光に反応して硬化する低分子モノマーの設計・探索を行い、省エネルギーかつ機能性を有する材料創製を行う予定である。
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