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。

本研究中为了形成超细粒子束，需要将超细氧化钛粒子雾化，控制悬浮粒子的量尤为重要。实现气雾化的气溶胶振动系统是基于垂直振动搅拌的。今年，我们设计制造了立式变频控制装置，用于控制悬浮超细颗粒物的量。我们还设计并制造了垂直振动搅拌装置，以实现长期雾化。此外，为了除去氧化钛原料粉末中含有的凝集颗粒，我们开发了一种过滤器，该过滤器利用了颗粒质量不同的飞行轨迹差异。实验结果证实，该过滤器可去除粒径为1μm以上的聚集颗粒。进行实验以明确适合维持氧化钛粒子的粒状形状的光束入射角。从形成于玻璃基板上的膜的截面观察结果可知，当入射角为40°以上时，无法维持粒状。在倾斜入射的情况下，飞行粒子将具有平行于基底表面的方向上的速度分量。颗粒形状损失的原因被认为是平行于基材表面的方向上的速度分量，即颗粒与基材之间的磨损。在聚对苯二甲酸乙二醇酯 (PET) 基材上进行光束照射实验，以研究是否存在磨损效应。实验表明，当入射角大于40°时，不成膜，基板被蚀刻。这些结果表明，光束倾斜入射引起的磨损效应影响成膜过程。在透明导电膜基板上以10°和40°的入射角进行成膜实验。发现当将钌络合物(染料)施加至形成的膜时，染料渗透到以10°的入射角形成的膜中。我们能够基于该样品制造染料敏化太阳能电池，并将该电池引入光电转换效率测量测试。