熱プラズマを用いた微粒子合成とその特性制御

プラズマを発生する方法として、直流放電、交流放電、高周波放電が用いられており、これらの従来のプラズマ発生システムに加え、プロセッシングの要求に応えるために新しい熱プラズマ発生システムの研究が盛んです。従来はブラックボックスとして扱われてきた電極現象をin situで観測する技術も開発されており、電極の変動現象や消耗機構の解明が進んでいます。 　プラズマを利用したプロセッシングとしてはナノ材料合成が最も注目されています。特に熱プラズマを用いるナノ粒子の製造法は、一段のプロセスで、安価でかつ大量にナノ粒子を製造することができるという長所を有していますが、産業界に広く使われるためには、プラズマ中におけるナノ粒子の生成機構の解明と、より制御されたプロセッシングの開発が必要です。 　本セミナーでは、アーク放電や高周波放電等による熱プラズマの発生方法の原理、それぞれのプラズマの特性、プラズマ物性、プラズマの計測方法などのプロセッシングにおいて必要な基礎知識を論じ、さらにナノ粒子を合成するためのプロセスの最新の研究動向およびプロセスの原理を紹介します。

1. プラズマを知るための基礎知識
   1. 身の回りのプラズマ
   2. プラズマの定義
   3. 大気圧プラズマの特徴
2. プラズマ工学の基礎
   1. 局所熱平衡プラズマと非平衡プラズマプラズマ
   2. デバイ遮蔽
   3. 単一荷電粒子の運動
   4. クーロン衝突
   5. 原子や分子の励起・解離・電離
3. プラズマの組成
   1. 局所熱平衡の定義
   2. サハの式によって組成を計算する方法
4. プラズマの物性
   1. 熱伝導率
   2. 粘性係数
   3. 電気伝導度
   4. 拡散係数
   5. 熱力学係数
5. 熱プラズマ発生方法とその特徴
   1. 直流放電アーク
   2. 誘導結合型プラズマ
   3. 多相交流放電アーク
   4. マイクロ波プラズマ
6. プラズマの計測
   1. 分光計測で温度を測る
   2. 熱量的に温度を測る
   3. 電極の温度を測る
   4. プラズマ中の粒子の温度を測る
   5. 電極の温度を測る
7. プラズマによる微粒子合成
   1. ナノ粒子を合成するプロセス
   2. 酸化物ナノ粒子の合成例とその生成機構
   3. 金属間化合物ナノ粒子の合成例とその機構
   4. ホウ化物ナノ粒子の合成例とその機構
   5. 窒化物ナノ粒子の合成例
   6. 炭化物ナノ粒子の合成例
   7. ナノ粒子の生成メカニズム
      • 均一核生成
      • 凝縮
8. プラズマによるリチウムイオン電池の材料合成
   1. 正極材料の酸化物ナノ粒子の合成
   2. 負極材料のシリコンナノ粒子の合成
   3. 固体電解質材料のナノ粒子の合成
9. プラズマ利用の課題と対応
• 質疑応答