超微粒子ビームによる酸化チタン多孔質皮膜形成に関する研究

超细粒子束形成多孔氧化钛薄膜的研究

• 批准号: 13750671
• 负责人: 塚本 雅裕
• 金额: $ 1.54万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13750671/
• 关键词: 超微粒子; 超微粒子ビーム; 酸化チタン; 多孔質膜; 多孔質皮膜

本研究における超微粒子ビーム形成には酸化チタン超微粒子のエアロゾル化が必要であり、特に浮遊量制御が重要である。エアロゾル化を実現するエアロゾルバイブレーションシステムは、上下振動撹拌をベースにしている。本年度は、超微粒子の浮遊量を制御するために上下振動数制御装置を設計製作した。また、長時間のエアロゾル化を可能にするための上下振動撹拌装置を設計し、製作した。さらに、酸化チタン原料粉末に含まれる凝集粒子を除去するために粒子の質量に依存した飛行軌道の違いを利用したフィルターを開発した。実験結果から粒径1μm以上の凝集粒子が本フィルターにより除去されていることが確認できた。酸化チタン粒子の粒状形状維持に適したビーム入射角を明らかにするために実験を行った。ガラス基板上に形成された皮膜の断面観察結果から、入射角が40°以上になると粒状形状が保たれないことが分かった。斜入射の場合、飛行粒子は基板表面に対し平行方向に速度成分を有することになる。粒状形状が失われる原因として基板表面に対する平行方向の速度成分、つまり粒子と基板との磨耗が考えられる。磨耗効果の有無を調べるためにポリエチレンテレフタレート(PET)基板へのビーム照射実験を行った。実験から入射角が40°以上になると皮膜は形成されず、基板がエッチングされることが分かった。これらの結果から、ビームの斜入射により生じた磨耗効果が皮膜形成プロセスに影響を及すことが示された。透明導電膜基板に対し、入射角10°および40°で皮膜形成実験を行った。形成された皮膜に、ルテニウム錯体(色素)を塗布すると入射角10°で形成された皮膜には色素が染込むことが分かった。この試料をもとに色素増感型太陽電池を作製し、本電池を光電変換効率測定試験に導入することができた。

在这项研究中，超细氧化钛Ultrafine颗粒的雾化是在超铁颗粒中形成超细颗粒所必需的，并且浮动量控制尤其重要。意识到雾化的气溶胶振动系统是基于上下振动的。今年，我们设计和制造了垂直振动频率控制装置，以控制悬浮的超细颗粒的量。此外，设计和制造了垂直振动搅动器，以实现长期的雾化。此外，我们开发了一个过滤器，该过滤器利用飞行轨迹的差异，具体取决于颗粒的质量去除氧化钛原始粉末中包含的聚集颗粒。实验结果证实，该过滤器去除了粒径为1μm或更多的粒子颗粒。进行了实验，以阐明适合维持氧化钛颗粒的颗粒状形状的光束入射角。从对玻璃基板上形成的膜的横截面观察，发现入射角为40°或更多时，颗粒状无法保持。在倾斜事件的情况下，飞行颗粒将在平行于底物表面的方向上具有速度分量。颗粒状损失的原因是相对于底物表面的速度分量，即颗粒和基板之间的磨损。为了研究是否有磨损效果，对聚对苯二甲酸酯（PET）底物进行了梁照射实验。从实验中可以发现，当入射角达到40°或更多时，没有形成涂层，并且蚀刻了底物。这些结果表明，梁的倾斜发生率会影响膜形成过程。膜形成实验是在透明的导电膜底物上以10°和40°的成绩进行的。当将钌配合物（染料）应用于形成的薄膜时，发现染料将用以10°的入射角形成膜染色。基于此样品，制造了染料敏化的太阳能电池，可以将该电池引入光电转换效率测量测试中。