JP5364948B2 - ナノ粒子分散アルカリ液体金属の製造方法 - Google Patents
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Description
この特許文献1においては、液体ナトリウム中にナノ粒子を投入し、攪拌器で攪拌させながら分散させる方法について記載されている。
ムへの分散性が悪い、という問題があった。
、アルカリ液体金属中へのナノ粒子分散が困難であるため、物理的な攪拌による粗分散工程と超音波照射による分散工程の2段階でナノ粒子のアルカリ液体金属への分散を確実なものにするものである。
分級方法は、特許3506947号「超微粒子分級装置」、特開2007−64893号「電気移動度分級装置及び微粒子成分の計測システム」等の既知の技術によって適宜実施されるものとする。
アルカリ液体金属は、水等と比較して表面張力が非常に大きいため、ナノ粒子を投入したのみでは表面に浮遊するのみでアルカリ液体金属中への拡散が困難であるために、攪拌翼の回転によって物理的な力によってナノ粒子をアルカリ液体金属中に強制的に拡散させる。この段階では、アルカリ液体金属中では、ナノ粒子が団子状となって広がっている状況であり、分散の領域までには達していない。
以上の処理を行うことにより、アルカリ液体金属全体に、均一にナノ粒子を分散させることができる。
図2は本発明の実施形態に係るナノ粒子分散アルカリ液体金属の製造方法の概略を示す図である。
nmと小さいが、ネッキングを有しているチタンナノ粒子を使用し、液体ナトリウム中での超音波照射試験を実施した。
(a)液体中に強力な超音波を照射すると、超音波は疎密波(媒質が波の進む方向と同じ方向に振動する縦波のこと)であるから、液体中に加圧と減圧が生ずる。
(b)この減圧によって液体が引き裂かれ、空孔が発生する。この現象をキャビテーション(cavitation、空洞現象)という。
(c)このときに液体の蒸気や液体中に溶解していた気体から成る気泡が発生する。この気泡は超音波により加圧、減圧が繰り返されながら振動する。
(d)しかし、気泡は振動中につぶされることがあり、その際に衝撃波あるいは壁近傍ではマイクロジェットが発生し、液体中に局部的に大きな力を与えることになる。
(e)この衝撃波が液体中のナノ粒子に作用すると、強固に結合していない凝集は容易に解れ、強固に結合している凝集も徐々に分散していく。
(実施例1)
実施例1として、アルカリ液体金属が液体ナトリウムで、ナノ粒子がチタンの場合について説明する。
具体的には、堀場製作所製粒径分布測定装置LB−550にて粒子径を測定したところ、メジアン径(D50;個数基準)としては、超音波照射処理前の撹拌だけでは数μmであったものが60分経過後に109nmまで小さくなることを確認した。
(実施例2)
次に本発明の製造方法によって作成された、実施例1のアルカリ液体金属が液体ナトリウムで、かつ、ナノ粒子がチタンであるサンプルの液体ナトリウム中分散試験を実施した。
(実施例3)
次に、液体ナトリウム中にて超音波の滞留時間を変化させた場合の超音波照射試験を行った。図4は本発明の実施形態に係る製造方法によって製造されたナノ粒子分散液体ナトリウムの超音波の滞留時間の変化に伴う分散性試験の結果を示すグラフである。
を計算したところ、例えば、先の実施形態で用いたチタンはナトリウム−ナトリウム結合よりも結合エネルギーが大きく、且つ、電荷の偏りも確認されており、反応抑制の観点からも好適であることがわかった。その他の原子としては、バナジウム、クロム、鉄、コバルト、ニッケル、銅などが好適であることがわかった。なお、その他の原子は、ナトリウムと反応しない粒子であれば、例え反応抑制効果がなくても、液体ナトリウム中に分散させることにより、液体ナトリウムが粒子で希釈され、水と反応するナトリウムの絶対量が減るため、ナトリウム−水反応を抑制することができる。原子種としては、例えば、アルミニウム、ジルコニアなどが挙げられる。
2 ホモジナイザチップ
3 容器
4 ヒーター
5 グローブボックス
Claims (3)
- アルカリ液体金属にナノ粒子を分散させるナノ粒子分散アルカリ液体金属の製造方法であって、
前記アルカリ液体金属にナノ粒子を物理的な作用によって攪拌する粗分散工程と、
前記粗分散工程の後、前記アルカリ液体金属に超音波を照射してナノ粒子を分散させる分散工程と、
を行なうことを特徴とするナノ粒子分散アルカリ液体金属の製造方法。 - 前記アルカリ液体金属が、リチウム、ナトリウム、カリウム、ならびに、それらのいずれかを主成分として合金であることを特徴とする請求項1に記載のナノ粒子分散アルカリ液体金属の製造方法。
- 前記ナノ粒子が、チタン、バナジウム、クロム、鉄、コバルト、ニッケル、ならびに、銅のいずれかよりなることを特徴とする請求項1乃至2のいずれかに記載のナノ粒子分散アルカリ液体金属の製造方法。
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