금속 바카라 족보 입자 용으로 개발 된 연속 합성 장치

촉매 반응 팀 (Research Team Director Shirai Masayuki) 인 Compact Chemical Process Research Center (리서치 센터 Mizukami Fujio)의 연구원 인 Nishioka Masateru는 Shinko Chemical Industry Co, Ltd와 협력하여 연속 금속 바카라 족보 입자 합성 장치를 개발했습니다 실질적으로 품질의 바카라 족보 입자 이 연속 금속 바카라 족보 입자 합성 장치는 AIST 및 IDX Inc (이하 "IDX")에 의해 공동으로 개발 된 마이크로파 기반 분포 반응기의 기술을 활용합니다

이전에 원료 솔루션으로 사용마이크로파를 조사함으로써 균일 한 입자 크기를 갖는 금속 바카라 족보 입자를 단기간에 합성 할 수 있지만 산업 생산에 적합한 연속 합성은 어려웠다 AIST는 반도체 마이크로파 생성기를 사용하여 반응 튜브에 전자 레인지를 집중시키고 균일하게 조사하는 기술을 개발했습니다 이 공동 연구에서, 금속 바카라 족보 입자 합성을위한이 조사 기술을 최적화함으로써, 우리는 안정적인 품질의 금속 바카라 족보 입자를 지속적으로 합성 할 수있는 안전한 장치로서 실제 사용 수준에 도달했다

다양한 금속 바카라 족보 입자의 이전 생산에서배치 타입 (배치 타입)의 제조 장치이기 때문에, 각 배치에 대한 원자재 교환 및 각 배치 청소와 같은 유지 보수는 매우 힘들며, 품질의 안정성 및 폐기물 액체 처리와 관련된 환경 영향과 같은 어려움이 있습니다 이번에 개발 된 장치는 이러한 과제를 극복했으며 합성 된 금속 바카라 족보 입자의 품질을 지속적으로 합성하고 안정화 할 수있었습니다

이 기술에 대한 자세한 내용은 2010 년 2 월 17 일부터 19 일까지 도쿄 빅 광경에서 개최 될 국제 바카라 족보 기술 일반 전시회 및 기술 컨퍼런스 (Nano Tech2010)에서 발표됩니다

연속 금속 바카라 족보 입자 합성 장치의 마이크로파 제어 장치 (왼쪽) 및 조사 섹션 (오른쪽)

금속 바카라 족보 입자는 유연한 기판, 촉매 및 의료 시험 시약을위한 배선 재료의 원료로 사용됩니다 또한, 2 차 배터리 및 연료 전지의 성능을 향상시키기 위해 전극 재료의 개발에 널리 사용되었으며, 다양한 금속 바카라 족보 입자가 개발되고있다 이 상황에서, 금속 바카라 족보 입자의 제조 비용과 안정성은 또한 중요한 요소이며, 질량 합성 기술 및 연속 합성에 대한 요구가 높았다

기체 상 및 액체 상 방법과 같은 금속 바카라 족보 입자의 생산을위한 다양한 방법이 제안되었으며, 일부는 실제 생산에 사용되었습니다 최근에 사용 된 금속 바카라 족보 입자의 양은 품질 측면뿐만 아니라 제조 중에너지 소비 측면에서도 증가했으며, CO₂배출 감소, 사용 된 원료 및 부산물 생성 생성의 양을 최소화하고 폐기물 액체를 처리하는 등 환경 영향에 관한 요구 사항도 증가하고 있습니다

전자 레인지는 고속 및 직접 재료를 가열하는 능력 때문에 마이크로파스에서 사용되며, 최근에는 유기 화합물의 합성과 같은 화학 공정의 적용이 활발하게 수행되고 있습니다 그러나, 전자기파 인 전자 레인지는 고르지 않은 조사를 유발하는 경향이 있기 때문에, 반응 섹션의 에너지 강도는 불규칙 해져서 반응의 재현성이 좋지 않은 문제가 발생한다 현재, 반응 용액은 교반기와 평균 전자 레인지 조사로 교반하여 반응의 재현성을 보장한다

AIST는 교반 메커니즘없이 반응 섹션의 전자기장 강도조차도 마이크로파 조사 기술을 연구하고 개발해 왔습니다 결과적으로, 교반 메커니즘이 필요하지 않기 때문에 균일 한 전자 레인지 가열이 촉매 포장 베드 유형 반응에 대해서도 달성 될 수 있음이 밝혀졌으며, 코팅 샵 및 니스에서 방출되는 휘발성 유기 용매의 빠른 분해와 같은 가스 상 화학 반응에 대한 적용의 예가 없기 때문이다

다른 한편으로, Shinko Chemical Industry는 지금까지 귀금속 바카라 족보 입자를 제조 해 왔지만 배치 방법을 사용하여 합성되었으므로 원료 교체 및 각 배치 청소와 같은 인력에 의존하는 많은 영역이 있으며 각 배치의 품질의 제조 비용 증가 및 품질의 안정성에 대한 우려가있었습니다 이러한 이유로, 금속 바카라 족보 입자 적용의 확장에 따라 생산량을 증가시키고 합성 공정을 자동화함으로써 품질 안정성을 향상시키고 추적 성을 보장 할 수있는 금속 바카라 족보 입자를 제조하기위한 새로운 방법에 대한 요구가 있었다 이번에는 AIST의 마이크로파 조사 기술을 사용하여 금속 바카라 족보 입자에 대한 연속 합성 공정을 공동으로 개발하기로 결정했습니다

이 결과는 2008 회계 회계에 대한 두 번째 보충 예산을 기반으로 한 중소 기업을위한 제품 성능 평가 프로젝트 인 지속적인 바카라 족보 입자 합성 프로세스의 개발로 인한 것입니다 앞으로, Micrrowave IDTIATION 방법은 산업 연구 및 개발 시스템에서 개발 된 MICROWAVE IDX에 적용됩니다 2007 년 산업 기술 연구 및 개발 시스템 (중소형 엔터프라이즈 지원 시스템)의 전자 레인지 조사 유형 원자로

특정 파장을 갖는 전자 레인지가 원통형 공동이있는 금속 용기로 조사되면 TM₀₁₀형성 될 수있다 (그림 1) 전기장 강도는이 실린더의 중심 축에서 최대이며, 전기 강도는 축 방향을 따라 균일합니다 이 중앙 축을 따라 튜브 모양의 반응 튜브를 설치함으로써, 반응 튜브 내부의 촉매 및 반응물은 균일하게 가열 될 수있다 (특허 보류 중) 일반적으로, 반응 튜브 내부의 촉매 또는 반응물이 변할 때, TM₀₁₀11423_11441 |의 전기장 분포 유지할 수 없지만가변 주파수 반도체 마이크로파 생성기| 11498_11548 |를 포함하는 마이크로파 가열 장치 (IDX와 공동 개발)이며 이러한 상황에서도 항상 안정적입니다₀₁₀의 전기장 분포 유지 될 수 있고 반응 튜브의 내부 온도를 제어 할 수 있습니다 TM₀₁₀의 전기장 분포 반응 튜브 이외의 전기장 강도는 작으며 전자 레인지의 누출을 쉽게 억제 할 수 있으며이 장치의 안전성이 높습니다

그림 1 원통형 공간의 TM010전극 강도 분포

이번에는 액체 반응물을 반응 튜브로 순환시켜 연속 유체를 균일하게 조사 된 마이크로파 일 수있는 화학 공정을 개발 하였다 (도 2) 도 3은 금속 바카라 족보 입자 합성에 사용되는 에틸렌 글리콜 용매의 가열 효율과 시판 전자 레인지 가열 장치 및 개발 장비의 가열 효율의 비교를 보여준다 그러나, 개발 장치는 조사 된 전자 레인지의 95% 이상을 가열 에너지로 활용하여 에너지 전환 효율이 높은 가열 시스템이 될 수 있음을 알 수 있습니다 이것은 반응 튜브의 전기장 강도가 최대이기 때문에 생각됩니다 (그림 3) IDX는 현재이 메커니즘을 사용하여 유기 합성에 적합한 마이크로파 연속 합성 장치를 상용화하고 있습니다

그림 2 유기 합성을위한 전자 레인지 연속 가열 장치 (이미지)

그림 3 에틸렌 글리콜을 가열 할 때 에너지 활용 효율 * 상업적으로 이용 가능한 전자 레인지 가열 장치를 사용한 AIST의 실제 측정

다음으로, Shinko Chemical Industry와 협력 하여이 마이크로파 연속 합성 장치는 금속 바카라 족보 입자의 합성 공정에 사용되었으며 유지 보수없이 지속적으로 작동 할 수있는 장치를 개발했습니다 무화과 도 4는이 장치에 의해 합성 된은 바카라 족보 입자의 입자 크기 분포를 보여준다 도 5는 투과 전자 현미경 이미지를 보여준다 마이크로파 조사의 정밀 제어는 균일 한 입자 크기로 금속 바카라 족보 입자를 합성 할 수있게한다 개발 된 장치는 온라인으로 전체 복합 재료의 흡수 스펙트럼을 분석하여 합성 된 금속 바카라 족보 입자의 추적 성을 보장하여 제품 품질을 향상시킵니다 또한, 원료 용액의 조성은 자동으로 자유롭게 조정될 수 있으며, 소량의 바카라 족보 입자를 쉽게 생산할 수 있습니다 또한 금속 바카라 족보 입자의 합성 조건 (용액 조성, 반응 온도, 반응 시간 등)을 자동으로 최적화 할 수 있으며 연구 및 개발 목적으로도 사용될 수 있습니다

그림 4 : 개발 된 장치를 사용하여 합성 된은 바카라 족보 입자의 입자 크기 분포 (n = 50)

그림 5 합성 된은 바카라 족보 입자의 전달 전자 현미경 이미지

우리는 금속 바카라 족보 입자의 합성뿐만 아니라 다양한 유기 화합물 및 의학 물질의 합성에서 광범위한 응용을 확장 할 것입니다 이 기술은 반도체 전자 레인지 소스를 사용하며 향후 상당히 작을 것으로 예상됩니다 이를 통해 금속 바카라 족보 입자로 만든 다양한 제조 장비에 쉽게 통합 할 수 있으며 더 빠르게 사용될 것으로 예상됩니다 소형 및 현장 화학 공정, 주문형 생산은 필요하며 에너지 절약을 통해 CO가 달성됩니다₂우리는 배출 감소와 같은 녹색 화학 산업의 발전에 기여하고 싶습니다

◆ 마이크로파

주파수가 300MHz ~ 30GHz의 전자기파는 레이더, 통신 및 의료 분야에서 널리 사용됩니다 1950 년대 이래로, 그것은 음식을 건조 및 가열하기 위해 가정에서 산업으로 빠르게 인기를 얻은 새로운 난방 장치가되었습니다 전통적인 가열은 증기와 전기 히터가 재료 표면에서 내부로 열을 전달하는 전도성 난방을 의미하지만, 전자 레인지 가열은 고속 균일 한 가열을 허용하여 에너지 효율을 개선하고 가열 시간을 단축하는 데 큰 영향을 미칩니다[참조로 돌아 가기]

전자 레인지 가열의 원리 및 효과

◆ 배치 타입 (배치 타입)

이것은 원료 용액이 플라스크와 같은 반응 용기로 미리 배치되는 반응 방법이며, 반응이 제어되고 반응 생성물 (생성물)이 용기에서 제거됩니다 이 방법에는 원료 솔루션을 넣고 꺼내는 데 시간이 많이 걸리는 것이 포함되며, 문제는 청소 작업 발생 및 각 배치에서 다른 배치에서 제품의 품질의 변화를 포함합니다 대조적으로, 연속 (흐름) 방법은 원료 용액을 관상 반응기에 지속적으로 공급함으로써 반응물 (생성물)을 지속적으로 추출하는 방법이다 반응 튜브를 통해 온도 제어가 수행된다 각 프로세스를 자동화하기 쉽기 때문에 산업 생산에 적합합니다 또한 반응 상황을 지속적으로 모니터링함으로써 제품의 품질을 쉽게 개선 할 수 있습니다[참조로 돌아 가기]

◆ 가변 주파수 반도체 마이크로파 생성기

Magnetron이라는 전자 레인지 발전기는 전자 레인지에 사용됩니다 Magnetron은 저렴하고 출력이 비교적 높은 이점이 있지만 짧은 수명, 불안정한 진동 주파수, 고정 진동 주파수 및 출력 제어가 열악한 것과 같은 단점도 있습니다 이 연구 개발에서 통신에 사용되는 반도체 장치로 구성된 마이크로파 생성기가 채택되어 마이크로파 주파수를 무료로 조정할 수 있습니다 이 생성기에는 높은 정확도로 약한 출력에서 출력을 제어 할 수 있고 크기를 줄일 수있는 기능도 있습니다[참조로 돌아 가기]