多角バレルプラズマ表面改質法による機能性微粒子材料の創成 富山大学 水素同位体科学研究センター 教授 阿部 孝之 (元)大学院理工学教育部 博士3年 松原 圭佑 博士研究員 井上 光浩 (元)大学院理工学教育部 修士2年 團野 雅斗 修士1年 西澤 秀基 背 景 既存の手法の問題点と解決法 《微粒子表面修飾・改質》 薄膜修飾 (微粒子材料) ナノ粒子修飾 表面改質 一段階で表面修飾・改質 廃液の排出なし 使用できる材料種に制限なし 種々の因子の調節により、 表面修飾・改質制御が可能 工程が多段階 有害物質を含む廃液を排出 使用できる材料種に制限 前駆体分解のための加熱、 焼成工程により、表面修飾・ 改質制御が困難 微粒子に新たな機能を付与 (機能性微粒子材料調製法として注目) 近年、機能性微粒子材料の 用途拡大 《プラズマ技術》 《従来法 (ウェット法) の問題点》 高性能化への要求の高まり 課題:平面材料に使用が特化 微粒子表面修飾・改質法へのプラズマ技術の適用 多角バレルプラズマ表面改質法を開発 表面修飾・改質の制御がキーポイント 多角バレルプラズマ表面改質法による汎用性ポリマー微粒子の表面麺フッ化 <ポリメタクリル酸メチル (PMMA) 微粒子 (粒径 50 μm)> 《多角バレルプラズマ表面改質法》 接触角: 115.6º C-C (C-H) Quaternary C O-CH3 O-C=O Intensity / a.u. C1s 10 μm 295 293 291 289 287 285 283 281 Binding energy / eV <フッ化処理> CF4 ガス C1s Intensity / a.u. プラズマ 多角バレル CF3 CF2 CF 超撥水 150.6º C-CF 10 μm 295 293 291 289 287 285 283 281 Binding energy / eV フッ化層 表面フッ化により撥水性向上 (テフロンと同等の撥水性) 応用 -フッ化 PMMA 微粒子 (50 μm) のコーティング- (ろ紙) (未コーティング) -リキッドマーブルによるアンモニアの検出- (ペーパータオル) (コーティング済) CuCl2 溶液 CuCl2:100 μl フッ化 PS 微粒子 20 μl 10 mm NH3 (NH3:0 %) (NH3:0.4 %) 2 μl 40 μm 5 mm (ポリスチレン (PS) 微粒子:12 μm) まとめ・今後の展望 【地域社会や産業界での応用分野・活用方法等】 -プラズマ技術を用いた各種微粒子表面修飾・改質法- •多角バレルスパッタリング法 (特許3620842、「多角バレルスパッタ装置、 多角バレルスパッタ方法及びそれにより形成された被覆微粒子、マイクロカプセル 及びその製造方法」) •多角バレルプラズマ化学蒸着法 (特許5218942、「プラズマ CVD 装置、 プラズマ CVD 方法及び攪拌装置」) •多角バレルプラズマ表面改質法 (特許出願2013-108788、「表面フッ化微粒子、 表面フッ化装置及び表面フッ化微粒子の製造法」) 表面修飾・改質をナノレベルでデザイン可能 機能性微粒子材料 半導体材料 蛍光材料 工業・環境触媒 その他 高機能性微粒子材料の創成により 環境に優しく持続可能な社会の構築に挑戦 連絡先 富山大学リエゾンオフィス・TLO 電池材料 TEL:076-445-6392 FAX:076-445-6939 Email:[email protected]
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