特許 環境ものづくり技術ナノマテリアル、材料 目標6.安全な水とトイレを世界中に目標11.住み続けられるまちづくりを 東京都立大学都市環境科学研究科
「透過しやすさ」と「強さ」を両立！ アルミナスルーホールメンブレン／Alumina through-hole membrane ~Enables high mechanical strength & high permeability~
掲載日：
メンブレン、フィルター、多孔体、ナノ細孔／Filter, Alumina, Polus, MEMS
どんなシーズなの？
発明者はこれまで、アルミニウムの陽極酸化によって形成されるアルミナスルーホールメンブレンを開発してきました。しかし従来技術は、膜に「均一な径の細孔」が複数貫通したような構造で、膜厚が10μm以下では機械強度が不足し、折損や欠けが発生しやすい問題がありました。一方、機械強度を担保するために膜を厚くすると、細孔が長くなり、媒質（ガスや液体など）が孔を通過する際の圧力損失が大きくなってしまいます。
本発明では陽極酸化とエッチングのみで、ポーラスアルミナ層とアルミニウム補強部を備えた、高い透過性能と機械強度を両立するアルミナスルーホールメンブレンを製作することが可能です。
Summary of this Invention
The inventor has so far developed an alumina through-hole membrane formed by anodizing aluminum. This membrane has a structure in which multiple uniformed and accurately controlled size pores. Remaining issue with this membrane is that the thinner film thickness is(e.g. <10 μm), the mechanically weaker it is, and it occurs breakage and chipping. If the membrane is thickened to ensure mechanical strength, the pores will be lengthened, and make it difficult for medium(gas, liquid etc.) to pass through the pores due to the pressure loss.
In the present invention enables to produce an alumina through-hole membrane with a porous alumina layer and aluminum reinforcement rib structure that achieves both high permeation performance and mechanical strength.
こんなことに使える！
本発明を用いれば、ポーラスアルミナ層の厚さが50nm（50μmの場合と比べ、透過体積は1,000倍）程度であっても、自立性を有するアルミナスルーホールメンブレンを製造することが可能です。細孔径は数nm～1μm程度で任意に調節することができ、ばらつきの相対標準偏差は10%以下と、従来のメンブレンフィルターと比較しても非常に均一性の高いフィルターを製造することができます。細孔径をシングルnmまで微細化すれば、ガス分離膜としての応用も期待できます。
Uses of this Invention
Using the present invention, alumina through-hole membrane that has sufficient mechanical strength with very thin porous alumina layer. The pore size can be arbitrarily adjusted from a few nm ~ 1 μm, and the relative standard deviation of variation is less than 10%, making it possible to manufacture a filter with a very high uniformity compared to conventional membrane filters.
It is expected to be applied as dust filters, sifters, gas separation membranes etc.
As the production process consists of only anodization and etching process, no special equipment are required.
こんな研究室です！
私たちは、電気化学プロセスをベースとして、金属・半導体・金属酸化物・ポリマーなど、様々な素材の幾何学構造をナノメータースケールで精密に制御することによって機能性材料を創出し、得られたナノ構造材料をもとに、これまでにない機能を持ったエネルギーデバイス、環境浄化デバイス、光デバイス等の開発にむけた研究を進めています。
本発明に興味のある方、研究室の技術に関心のある方からの技術相談をお待ちしています！
The Laboratory
Based on electrochemical processes, we create functional materials by precisely controlling the geometric structures of various materials such as metals, semiconductors, metal oxides, and polymers at the nanometer scale, and based on the obtained nanostructured materials, we are conducting research for the development of energy devices, environmental purification devices, optical devices, etc. with unprecedented functions.
研究者
-
柳下 崇／YANAGISHITA Takashi 教授
- 都市環境科学研究科
発明の名称
アルミナスルーホールメンブレンおよびその製造方法
番号
特願2022-136256
Japanese Patent Application No.2022-136256
関連文献
Preparation of Alumina Membrane Filters with Framework Structures by Al Anodization
https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.3c03698