高温素材プロセッシング

[3K0304-09-01] Synthesis of cesium tungsten bronze nanoparticles by thermal plasma method

○Hirofumi Tsunematsu¹, Takeshi Chonan¹, Atsushi Tofuku² (1. Ohkuchi Electronics Co., Ltd., 2. Sumitomo Metal Mining Co., Ltd.)

Keywords:thermal plasma, cesium tungsten bronze, CWO, localized surface plasmon resonance, absorption of near infrared

住友金属鉱山のオリジナル材料であるセシウムタングステンブロンズ(CWO^®)ナノ粒子は、局在表面プラズモン共鳴(localized surface plasmon resonance)とポラロン共鳴によって近赤外線を選択的に吸収する。現在、著者らは固相反応法によるブレイクダウン方式で同ナノ粒子の生産を行っている。固相反応法で数十μmのCWO^®粗粉を合成した後、ビ－ズミル等の媒体攪拌ミルを用いた湿式粉砕で所望とするナノレベルまで微粉砕している。しかし、ビーズによる強い衝撃力とせん断力で粉砕するため、CWO^®ナノ粒子表面のCsが脱離してWO_3－δが増加する。その結果、樹脂中に生成した水素ラジカル(H・)が解離し、WO_3－δに作用して起こる反応(WO_3－δ＋xH⁺＋xe^-→H_xWO_3－δ)で光着色することから、耐光性改善が喫緊の課題である。
そこで、著者らは熱プラズマ法に着目した結果、同ビルドアップ方式で結晶子径16nm～66nmの範囲で制御できるCWO^®ナノ粒子の合成に成功した。また、ブレイクダウン方式と比較した場合、同ナノ粒子を用いた湿式粉砕プロセスの加工時間は最大で約8割短縮し、かつ耐光性評価で光着色の抑制を確認した。