静電噴霧法による液相合成ナノ粒子の帯電と静電沈着によるパターン化

通过静电喷涂和静电沉积图案化液相合成纳米颗粒的充电

基本信息

批准号：
17656252
负责人：
奥山喜久夫
金额：
$ 2.24万
依托单位：
Hiroshima University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

静電噴霧法による液相合成ナノ粒子を含む液滴の発生、ナノ粒子の帯電と基板上への沈着によるパターン化について検討し、以下のような成果を得た。(1)静電噴霧装置による液滴の発生状態を可視化し、安定に液滴が発生する状態を明らかにして、発生する液滴の大きさおよび帯電特性を前年度に改良した微分型静電分級装置および電流計に計測し、液滴のサイズおよび帯電量を詳細に計測した。この結果、大きさの揃った液滴が安定に発生する条件および液滴の帯電量がLayleigh限界に達していることが明らかとなった。(2)液相中で合成した大きさが数100nm以下の金、銀、鉄白金、顔料及びシリカのナノ粒子を発生させて、液滴を乾燥させた後、発生したナノ粒子の帯電量を微分型静電分級装置及び電流計により計測した。液滴の状態での帯電量が、乾燥後のナノ粒子にすべて残らず、イオンとしてガス中に拡散したことが明らかとなった。この静電噴霧法により発生するナノ粒子は、単極の電荷を持つため、静電沈着(パターニング)には噴霧電圧とは逆の電圧の印加が可能な静電捕集基板を作成して、沈着させた。(3)静電噴霧によるナノ粒子の帯電量が、粒子の種類により変化するかを検討した。ナノ粒子の大きさに大きく依存するが、種類には影響しないことがわかった。(4)液相合成鉄白金ナノ粒子を含む溶液を静電噴霧し、乾燥させて、帯電鉄白金ナノ粒子とし、これを帯電パターンをもつ基板上に静電気力により沈着させた。基板上への静電パターンは接触帯電法により行った。帯電した鉄白金ナノ粒子は静電パターン上に沈着させることが可能となった。さらに同様な実験を、色の異なる顔料ナノ粒子で行い、基板上の帯電パターンを色の違いにより明確化した。

我们研究了通过静电喷涂产生含有液相合成纳米颗粒的液滴，以及通过将纳米颗粒充电并沉积到基材上来形成纳米颗粒的图案，并获得了以下结果。 (1) 可视化静电喷涂设备的液滴生成状态，明确稳定的液滴生成状态，改善前一年生成的液滴的尺寸和带电特性。分类器和电流表。结果表明，稳定生成均匀尺寸液滴的条件和液滴上的电荷量达到了雷利极限。 (2)生成在液相中合成的尺寸为数百纳米或更小的金、银、铁-铂、颜料和二氧化硅纳米粒子，干燥液滴，然后计算所生成的纳米粒子上的电荷量。使用差动静电分级器和电流表测量。很明显，干燥后液滴状态的电荷量并没有保留在纳米颗粒上，而是以离子的形式扩散到气体中。通过这种静电喷涂方法产生的纳米颗粒具有单一极性电荷，因此对于静电沉积（图案化），我创建了可以施加与喷涂电压相反的电压的静电收集基板。 (3)我们研究了静电喷涂引起的纳米颗粒上的电荷量是否随颗粒类型的变化而变化。研究发现，效果很大程度上取决于纳米颗粒的尺寸，而不是类型。 (4)将含有液相合成的铁铂纳米颗粒的溶液静电喷雾并干燥，形成带电的铁铂纳米颗粒，通过静电力将其沉积在具有带电图案的基底上。通过接触充电法在基板上进行静电图案化。带电的铁铂纳米粒子现在可以沉积在静电图案上。此外，使用不同颜色的颜料纳米粒子进行了类似的实验，并且通过颜色的差异来阐明基板上的充电图案。