拡散現象の基礎と応用

拡散現象を伴う現象は、工業製品およびその製造プロセスで重要な位置をしめています。たとえば、製品の熱処理における熱の拡散、リチウムイオン電池 (LiB) の充放電における電解質中のイオン伝導、正・負極でのイオンの出入りなどがあります。 　また、エレクトロクロミック (EC) を用いたスマートウインドウは、充放電に伴う色変化を利用しており、リチウムイオン電池と同様な挙動を示します。近年、ディスプレイのフレキシブル化が望まれていますが、基材にプラスチックを用いる場合には、外気からの酸素や水蒸気ガスの浸入を防ぐために、バリア膜が用いられます。 　このように、拡散現象は重要な現象でありながら、異なる分野間で統一的に語られることが少ないので、本セミナーでは、拡散現象の基礎的な事柄を、数式を用いて詳しく説明し、技術者の方が、実際の場面で拡散現象に遭遇した場合に、比較的容易に解析できるように説明いたします。

1. 拡散モデル
   1. いろいろな拡散現象
      • 熱拡散 (伝熱)
      • LiB (リチウムイオン電池)
      • エレクトロクロミック (EC)
      • マートウインドウバリア膜
   2. Fickの拡散方程式 拡散方程式の導き方
   3. 拡散方程式の解き方 変数分離法 Laplace変換法 差分法
2. 熱拡散の問題 (伝熱工学)
   1. 半無限物体の非定常熱伝導
   2. 有限物体の非定常熱伝導
   3. レーザーフラッシュ加熱応用:熱伝導率の測定
3. リチウム電池 (LiB)
   1. 基本構造
   2. 充放電材料の電気化学的評価
      • 応用:拡散定数の測定法
   3. 電解質でのイオン伝導
   4. 正負極でのイオンの出し入れ
   5. LiBの将来像:固体化へ向けて
4. エレクトロクロミック (EC) スマートウインドウ
   1. 基本的構造
   2. 電解質でのイオン伝導
   3. EC膜でのイオンの出し入れ
   4. スマートウインドウの将来像
5. バリア膜
   1. 各種バリア膜の要求性能
   2. ガス透過性
      • ガス透過の基本理論
      • 各種フイルムの酸素透過性
      • 水蒸気透過性バリア性の評価法 – 各種規格、試験法
   3. バリア膜の応用
      • 有機EL用バリア膜
      • 包装用等
   4. バリア膜の将来像
6. まとめ