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山本 勝宏*; 今井 達也*; 河合 純希*; 伊藤 恵利*; 宮崎 司*; 宮田 登*; 山田 悟史*; 瀬戸 秀紀*; 青木 裕之
ACS Applied Materials & Interfaces, 16(48), p.66782 - 66791, 2024/11
被引用回数：1 パーセンタイル：14.17(Nanoscience & Nanotechnology)In this study, a silicon-based copolymer, poly(tris(trimethylsiloxy)-3-methacryloxypropylsilane)-co-poly(N,N-dimethyl acrylamide), thin film was subjected to plasma surface treatment to make its surface hydrophilic (biocompatible). Neutron reflectivity (NR) measurement of the plasma-treated thin film showed a decrease in the film thickness (etching width: similar to 20 nm) and an increase in the scattering length density (SLD) near the surface (similar to 15 nm). The region with a considerably high SLD adsorbed water (D
O) from its saturated vapor, indicating its superior surface hydrophilicity. Nevertheless of the hydrophilicity, the swelling of the thin film was suppressed. Hard X-ray photoelectron spectroscopy (HAXPES) performed at various takeoff angles revealed that the thin-film surface (similar to 20 nm depth) underwent extensive oxidation. NR and HAXPES analysis quantitatively yielded the depth profiling of elemental compositions in a few tens of nm scale. Si oxidation and hydrogen elimination (probably CH
groups) in the vicinity of the surface region increased the SLD and decreased the hydrophobicity. A combination of Soft X-ray photoelectron spectroscopy and NR measurements revealed the surface chemical composition and mass density. It was considered that the surface near the film was chemically composed close to SiO, forming a gel-like (three-dimensional network) structure that is hydrophilic and suppresses swelling due to moisture, indicating it can be expected to maintain stable hydrophilicity on the film surface.
井岡 郁夫; 栗木 良郎*; 岩月 仁; 久保 真治; 横田 博紀*; 川井 大輔*
Proceedings of 30th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE30) (Internet), 5 Pages, 2023/05
熱化学水素製造法(ISプロセス)は、大規模水素製造法の候補の一つである。ISプロセスには、硫酸を熱分解する厳しい環境が含まれている。耐硫酸性と延性をもつハイブリッド材料の開発を進めている。プラズマ溶射とレーザー処理により作製したハイブリッド材料は、95%沸騰硫酸中で十分な耐食性を示した。この原因は、表面にSiOが生成したためと考えられる。ハイブリッド技術を用いた容器を製作し、95%沸騰硫酸中で500時間の腐食試験を実施した。腐食試験後容器の内面には剥離等が認められず、容器の優れた耐食性を確認した。
井岡 郁夫; 栗木 良郎*; 岩月 仁; 川井 大輔*; 横田 博紀*; 稲垣 嘉之; 久保 真治
Proceedings of 2020 International Conference on Nuclear Engineering (ICONE 2020) (Internet), 5 Pages, 2020/08
熱化学水素製造法ISプロセスは、大規模水素製造法の候補の一つとして研究開発が進められている。ISプロセスの硫酸を蒸発・ガス化し、熱分解する工程の腐食環境は過酷であり、その環境に耐える機器材料にはセラミックスが用いられている。本研究では、脆性材料であるセラミックスを代替し得る、表面改質技術を用いて耐硫酸性と延性を兼ね備えるハイブリッド材料の開発を狙いとしている。プラズマ溶射技術とレーザー溶融処理技術の組み合わせより試作したハイブリッド材料試験片は、95%沸騰硫酸中で十分な耐食性を示した。これは、表面に形成させた高Si濃度の耐食層が硫酸環境で酸化し、接液面にSiO層が生成したためと考えられる。本技術による容器状構造体を試作した。本報では、容器状構造体の耐食性を向上するための実施した熱処理の結果と容器状構造体の耐食性評価方法について報告する。
井岡 郁夫; 岩月 仁; 栗木 良郎*; 川井 大輔*; 横田 博紀*; 久保 真治; 稲垣 嘉之; 坂場 成昭
Mechanical Engineering Journal (Internet), 7(3), p.19-00377_1 - 19-00377_11, 2020/06
熱化学水素製造法ISプロセスは、大規模かつ経済性の高い水素製造法の候補の一つとして研究開発が進められている。ISプロセスの硫酸を蒸発・ガス化し、熱分解する工程の腐食環境は過酷であり、その環境に耐える機器材料にはセラミックスが用いられている。本研究は、脆性材料であるセラミックスに代わり、表面改質技術を用いて耐硫酸性と延性を兼ね備えるハイブリッド材料の開発を狙いとしている。プラズマ溶射技術とレーザー溶融処理技術の組み合わせより試作したハイブリッド材料試験片は、95%沸騰硫酸中で腐食速度0.01mm/yと良好な耐食性を示した。これは、表面に形成させた高Si濃度の耐食層が硫酸環境で酸化し、接液面にSiO
層が生成したためと考えられる。さらに、本技術による容器の製作性を確認するため、溶接部、面取り部、曲面と容器形状要素を有する容器状構造体を試作したところ、表面に形成させた耐食層に剥離等の欠陥は認められなかった。このことから、硫酸に耐食性を有し、容器形状に施工可能な表面改質手法の基本技術を確証した。
