(57)【要約】【課題】  効率的に有害化学物質を除去することができるマイクロ構造体、そのマイクロ構造体の製造方法、そのマイクロ構造体を含む空気清浄装置およびエアコンを提供する。【解決手段】  ナノ構造体が凝集して構成されているマイクロ構造体、そのマイクロ構造体の製造方法、そのマイクロ構造体を含む空気清浄装置およびエアコンである。ここで、ナノ構造体の表面に有害化学物質を分解する触媒粒子が付着していることが好ましい。【選択図】        図１
2006223986.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ナノ構造体が凝集して構成されている、マイクロ構造体。
【請求項２】
前記ナノ構造体の表面に触媒粒子が付着していることを特徴とする、請求項１に記載のマイクロ構造体。
【請求項３】
前記ナノ構造体が炭素からなることを特徴とする、請求項１または２に記載のマイクロ構造体。
【請求項４】
前記触媒粒子が、鉄、ニッケル、コバルト、クロム、モリブデン、タングステン、チタン、金、銀、銅、白金、タンタル、アルミニウム、パラジウム、ガドリニウム、サマリウム、ネオジムおよびジスプロシウムからなる群から選択された少なくとも１種の金属からなることを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載のマイクロ構造体。
【請求項５】
前記触媒粒子は有害化学物質を分解することを特徴とする、請求項２から４のいずれかに記載のマイクロ構造体。
【請求項６】
請求項２から５のいずれかに記載のマイクロ構造体を製造する方法であって、基材に形成されている孔に前記触媒粒子を設置する工程と、前記ナノ構造体を成長させる工程と、を含む、マイクロ構造体の製造方法。
【請求項７】
前記成長後のナノ構造体に紫外線を照射する工程を含むことを特徴とする、請求項６に記載のマイクロ構造体の製造方法。
【請求項８】
請求項１から５のいずれかに記載のマイクロ構造体を含む、空気清浄装置。
【請求項９】
請求項８に記載の空気清浄装置を含む、エアコン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はマイクロ構造体、そのマイクロ構造体の製造方法、そのマイクロ構造体を含む空気清浄装置およびエアコンに関する。
【背景技術】
【０００２】
工場やクリーンルームなどで工業的に発生する悪臭、汚染物質または有害化学物質などによる従来からの環境汚染の問題に加えて、最近のアメニティ志向の高まりに伴い、一般生活空間、たとえば室内や自動車内などにおける悪臭、有害化学物質、花粉、浮遊塵または浮遊細菌などの有害物質による室内環境汚染の問題が注目されており、これらの有害物質の除去に対するニーズが急速に高まっている。この有害物質の代表とされているのが有害化学物質であるホルムアルデヒドである。ホルムアルデヒドは、無色の気体で刺激臭を有しており、人間がこれを吸うと主に目、鼻、および喉に対する刺激が強く、吐き気や呼吸困難が生じる場合があり、発ガン性も指摘されている。そのため、新築の建造物についてはこれに対応すべく脱ホルマリン化が進行しつつあるが、脱ホルマリン化の処置なしに既に建てられてしまった建造物についてはほとんど対策が施されていない。このホルムアルデヒドをはじめとしたＶＯＣ（Volatile Organic Compound；揮発性有機化合物）、一酸化炭素などの有害化学物質を低減または除去する空調システムが求められている。なぜなら、化学物質過敏症にかかる人口が年々増加しており、現時点では１０人に１人の割合となっているためである。
【０００３】
このような有害化学物質の除去方法としては、特許文献１に示されているように、酸化チタンのような光触媒を利用した手段も利用可能ではある。しかしながら、光触媒によって有害化学物質を分解して除去することができるのは光触媒の極表面近傍の反応に限られるため、有害化学物質を除去できる部位が非常に少ない。また、光触媒表面で有害化学物質を分解した場合にはその分解により生成した有機物が光触媒表面を覆ってしまう被毒現象が生じる。また、光触媒表面に塵や埃が付着した場合に触媒活性が著しく低下するといった問題や触媒活性を発生させるための光源が別途必要になり装置上の制約が生じるといった問題もある。
【０００４】
また、特許文献１では有害化学物質の吸着剤として、直線状のカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）や直線状のカーボンナノチューブ内に金属を含有した金属炭素複合体を利用している。しかしながら、有害化学物質の分解はあくまで酸化チタンなどの光触媒の触媒活性によるものである。また、ＣＮＴを吸着剤として利用する場合、幾何学的に直線状である必要性も明確ではない。
【０００５】
さらに、光触媒の触媒活性を高めるために、大気中で光源から照射される紫外線の発生効率を上昇させると、ナノスケールカーボンナノチューブの表面などに存在する非晶質成分やバインダーなどの炭素成分などが分解して二次汚染を招くおそれもある。
【０００６】
また、一方で、活性炭やゼオライトなどの多孔性物質からなる吸着剤による吸着除去方法が一般的に用いられている（たとえば、特許文献２および特許文献３参照）。しかしながら、従来の活性炭は、比表面積が１００〜数１００ｍ2／ｇ程度と小さいため、一定量の有害化学物質を吸着すると除去性能が著しく低下する、あるいは、周囲の温度や有害化学物質の濃度如何では一度吸着した有害化学物質が離脱してしまうという問題があった。そのため、繊維状にして比表面積を増加した活性炭（一般的に比表面積が１５００〜１７００ｍ2／ｇ）が開発されている。
【特許文献１】特開２００４−１４８３０５号公報
【特許文献２】特開２００２−２１２８３８号公報
【特許文献３】特開２００１−１６４４３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、繊維状の活性炭を吸着剤として有害化学物質の除去に用いる場合、従来の活性炭に比べて吸着速度は改善されているものの、化学物質過敏症が問題となるｐｐｂオーダでの有害化学物質濃度領域では、その除去能力は満足できるものではなかった。すなわち、１０００ｍ2／ｇを超える比表面積のうち、単位質量当たりに吸着することができるホルムアルデヒドの質量は数ｍｇ以下であることから、有害化学物質の吸着に利用することができる面積は非常に小さい。また吸着速度も、吸着剤１ｇ当たり有害化学物質を毎分０．２〜０．００１ｍｇ程度しか捕集できず、この時の有害化学物質の濃度は数１０〜数ｐｐｍまでしか低下しない。
【０００８】
また、繊維状の活性炭の寿命は一年以下と著しく短いため、頻繁な取替えが必要であった。また、繊維状の活性炭は再生することができず、さらにコストも高いという問題があった。
【０００９】
また、吸着剤の比表面積の増加により、有害化学物質の吸着性能の向上に繋がることが期待されるが、比表面積が２５００ｍ2／ｇを超えた場合には吸着剤自体の強度が低下してしまい、吸着剤自体からダストが発生することが問題となってくる。また、吸着剤をフィルタとして用いた空気清浄装置などにおいては、吸着剤の比表面積の増加は圧力損失を招くため、空気清浄装置の消費電力の上昇や空気清浄装置から発生する騒音の増大という新たな問題も生じてくる。
【００１０】
また、活性炭の数ｎｍ程度の細孔を化学修飾することは、その注入圧力を考慮すると非常に困難であり、たとえば、水銀細孔計での測定では、細孔直径が２０ｎｍの場合には水銀の注入圧力は７００ａｔｍ程度必要となり、さらに細孔直径が４ｎｍの場合には水銀の注入圧力は３５００ａｔｍ程度必要となる。したがって、これだけの高い注入圧力が必要となるので、基材である活性炭の機械的強度は高くなくてはならず、ここからも比表面積を大きくすることへの課題が生じている。
【００１１】
上述したように、有害化学物質の分解に光触媒を利用し、吸着剤として直線状のＣＮＴや直線状のＣＮＴ内に金属を含有した金属炭素複合体を利用した方法、および、従来の活性炭を吸着剤として用いた方法のいずれの方法によっても、効率的に有害化学物質の除去を行なうことができていなかった。
【００１２】
本発明の目的は、効率的に有害化学物質を除去することができるマイクロ構造体、そのマイクロ構造体の製造方法、そのマイクロ構造体を含む空気清浄装置およびエアコンを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、ナノ構造体が凝集して構成されている、マイクロ構造体である。
【００１４】
ここで、本発明のマイクロ構造体においては、ナノ構造体の表面に触媒粒子が付着していることが好ましい。
【００１５】
また、本発明のマイクロ構造体においては、ナノ構造体が炭素からなっていてもよい。
【００１６】
また、本発明のマイクロ構造体においては、触媒粒子が、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、白金（Ｐｔ）、タンタル（Ｔａ）、アルミニウム（Ａｌ）、パラジウム（Ｐｄ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、サマリウム（Ｓｍ）、ネオジム（Ｎｄ）およびジスプロシウム（Ｄｙ）からなる群から選択された少なくとも１種の金属からなることができる。
【００１７】
また、本発明のマイクロ構造体においては、触媒粒子は有害化学物質を分解することが好ましい。
【００１８】
また、本発明は、上記のいずれかのマイクロ構造体を製造する方法であって、基材に形成されている孔に触媒粒子を設置する工程と、ナノ構造体を成長させる工程と、を含む、マイクロ構造体の製造方法である。
【００１９】
ここで、本発明のマイクロ構造体の製造方法は、成長後のナノ構造体に紫外線を照射する工程を含むことが好ましい。
【００２０】
また、本発明は、上記のいずれかのマイクロ構造体を含む空気清浄装置である。
【００２１】
さらに、本発明は、上記の空気清浄装置を含むエアコンである。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、効率的に有害化学物質を除去することができるマイクロ構造体、そのマイクロ構造体の製造方法、そのマイクロ構造体を含む空気清浄装置およびエアコンを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、本発明の図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表わすものとする。
【００２４】
図１に、本発明のマイクロ構造体の好ましい一例のＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）写真を示す。本発明のマイクロ構造体１は基材４上に形成されている。本発明のマイクロ構造体１はその大きさおよび形状は特に限定されない。また、本発明のマイクロ構造体１を保持する基材４としては、たとえばシリコン基板、石英基板、化合物半導体基板、グラファイト基板、Ａｌ基板、Ｃｕ基板、Ａｇ基板、Ａｕ基板、Ｆｅ基板、Ｎｉ基板、Ｃｏ基板、ガラス基板、セラミックス基板若しくは高分子基板などの平坦な基板、Ａｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2、ＺｒＯ2、Ｎｂ2Ｏ5、ＳｎＯ2、ＨｆＯ2若しくはＡｌＰＯ4などの金属酸化物系材料、ＳｉＯ2・Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2・ＴｉＯ2、ＳｉＯ2・Ｖ2Ｏ5、ＳｉＯ2・Ｂ2Ｏ3若しくはＳｉＯ2・Ｆｅ2Ｏ3などのシリケート系材料、Ｐｔ、Ａｇ若しくはＡｕなどからなる金属系材料、Ｓｉなどからなる半導体系材料、活性炭若しくは有機高分子などからなる炭素系材料、珪藻土若しくはホタテ貝殻などの生体由来系材料またはＳｉＯ2などの多孔質基板の少なくとも１種類以上を用いることができる。また、マイクロ構造体１の製造時には、基材４は２００℃以上の高温雰囲気に曝されるため、基材４は２００℃以上の耐熱性を有していることが好ましい。
【００２５】
図２に、図１のマイクロ構造体１の破線で囲まれた部分の模式的な拡大平面図を示し、図３にその部分のＳＥＭ写真を示す。図２および図３に示すように、図１に示すマイクロ構造体１は、先端に触媒粒子２を保持した繊維状のナノ構造体３が凝集して構成されている。それぞれのナノ構造体３は必ずしも直線状ではなく湾曲した構造も有しており、それぞれのナノ構造体３が複雑に絡み合って網目状の３次元構造をとることによって図１に示すマイクロ構造体１が形成されている。また、図１に示すマイクロ構造体１を基材４の表面に対して垂直な方向（真上）から観察した場合、マイクロ構造体１の最表面には１０10個／ｃｍ2程度の触媒粒子が存在しており、マイクロ構造体１の大きさおよび形状を考慮すると、マイクロ構造体１の全体において１０11個／ｃｍ2以上１０14個／ｃｍ2以下の触媒粒子２が存在していることになる。
【００２６】
本発明のマイクロ構造体１を構成するナノ構造体３は内部が中空であってもよく、中空でなくてもよい。また、ナノ構造体３を構成する材料としては、たとえば内部が中空であるカーボンナノチューブ、内部が中空でないカーボンファイバー若しくはカーボンナノワイヤ（カーボンファイバーよりも微細な繊維状のもの）などの炭素系材料、Ａｕ、Ａｇ若しくはＮｉなどの金属系材料、ＴｉＯ2またはＳｉなどの材料を用いることができる。また、本発明において、ナノ構造体は、幅、長さまたは直径などの少なくとも１つの寸法が１ｎｍ以上１０００ｎｍ未満である構造体のことをいう。
【００２７】
また、触媒粒子２を構成する材料としては、たとえば、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔｉ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｔａ、Ａｌ、Ｐｄ、Ｇｄ、Ｓｍ、ＮｄおよびＤｙからなる群から選択された少なくとも１種の金属などを用いることができる。ここで、触媒粒子２は有害化学物質を分解することができることが好ましい。この場合にはナノ構造体に吸着した有害化学物質を分解して除去することができる。なお、本発明において、有害化学物質としては、たとえばホルムアルデヒドなどのアルデヒド類、トルエンやキシレンなどのＶＯＣ（Volatile Organic Compound；揮発性有機化合物）、一酸化炭素、二酸化炭素、酢酸、アンモニアまたは硫黄含有物質などがある。また、触媒粒子２の直径は繊維状のナノ構造体３の直径を制御する傾向にあり、触媒粒子２の直径が小さいほど直径の小さい繊維状のナノ構造体１をプラズマＣＶＤ法などの気相成長法によって形成することができる傾向にある。また、図２および図３においては、ナノ構造体３の先端に保持されている触媒粒子２のみが記載されているが、触媒粒子２はナノ構造体３の先端以外の表面にも付着していてもよい。
【００２８】
このような構成の本発明のマイクロ構造体は、有害化学物質の除去を効率的に行なうことができるものと考えられる。
【００２９】
すなわち、従来から用いられている活性炭はその内部に形成された微細な細孔内に分子を取り込む必要があるため、たとえば有害化学物質を含む気体がある一定の速度で循環された場合には、流速を持つ気体などの流体と単位時間当たりで接触して反応を起こす表面積は限りなく小さい。これに対し、本発明のマイクロ構造体は、ナノ構造体が複雑に絡み合った網目状の３次元構造となっており有害化学物質と接触可能な領域が大きいため、有害化学物質をより多く吸着することができ、その吸着速度も著しく速くなると考えられる。さらに、本発明のマイクロ構造体においてはナノ構造体に吸着した有害化学物質をナノ構造体に付着した触媒粒子によって高効率で分解することができるため、本発明のマイクロ構造体は空気清浄装置やエアコンなどのデバイスに適用することが可能である。本発明のマイクロ構造体を空気清浄装置やエアコンなどのデバイスに用いた場合には、本発明のマイクロ構造体は活性炭の細孔のように気体の流路を遮る形状に形成されていないため、圧力損失が大きく低下すると考えられる。また、本発明のマイクロ構造体はそれ自体強固であり、基材とも強固に結合しているため、比表面積を大きくした活性炭のように強度が問題とならず、マイクロ構造体自身の破壊によるダストの発生などの二次汚染も発生しにくいと考えられる。
【００３０】
このような本発明のマイクロ構造体は、基材に形成されている孔に触媒粒子を設置する工程と、ナノ構造体を成長させる工程と、を含む方法により製造することができる。
【００３１】
図５に、本発明のマイクロ構造体の製造工程の一例の一工程を示す。ここで、基材４には複数の孔９が形成されている。基材４に形成されている孔９の形成方法は特に限定されず、基材４として上記の平坦な基板を用いる場合にはＦＩＢ（Focus Ion Beam；集束イオンビーム）装置などを用いて基材４の一部を除去して形成してもよく、フォトリソグラフィ技術を用いたエッチングにより形成してもよい。特に、フォトリソグラフィ技術を用いたエッチングにより孔９を形成した場合には、低コストで大面積の加工領域を精度良く加工することができる。また、電子線やＸ線によるフォトリソグラフィ技術を用いた場合には、更に精度良く加工することができるため、より多くの形状を加工することができる。フォトリソグラフィ技術を用いたエッチングにより孔９を形成する方法の一例としてはたとえば以下の方法がある。まず、石英基板上にスピンコートによりアクリル樹脂を塗布する。ここで、スピンコートは、たとえば、石英基板を２０００ｒｐｍの回転速度で３０秒間回転させ、スピンコート後の石英基板を１００℃の雰囲気に１００秒間曝すことによって、０．１μｍ程度の厚さのアクリル膜を石英基板上に形成する。このアクリル膜が形成された石英基板を露光装置に設置し、アクリル膜に対して波長３６５ｎｍの光を１００ｍＪ／ｃｍ2のエネルギ密度で照射することによって露光を行なう。そして、現像液で６０秒の現像を行ない、超純水による洗浄を室温で６０秒間行なった後、２２０℃の雰囲気に６０分間曝すことによってアクリル膜のパターンニングをする。ここで、アクリル膜のパターンニングは種々の形状に貫通孔を形成することができる。最後に、パターンニングされたアクリル膜を介して基材４のウエットエッチングまたはドライエッチングを行なうことによって基材４にアクリル膜に形成された貫通孔の形状に孔９を形成することができる。なお、基材４として上記の多孔質基板を用いる場合には基材４には予め孔９が形成されているため特に孔９を形成しなくてもよい。
【００３２】
このような基材４の表面の複数の孔９の内部に、複数の触媒粒子を含む溶液２ａをたとえば圧電素子を用いたインクジェットヘッド５などを利用して注入する。ここで、複数の触媒粒子を含む溶液２ａとしては、たとえば直径が１ｎｍ以上１００ｎｍ以下の触媒粒子が分散したトルエン、アルコールまたは水などを用いることができる。
【００３３】
そして、孔９の内部に複数の触媒粒子を含む溶液２ａが注入された基材４をたとえばプラズマＣＶＤ装置内に設置し、ナノ構造体の原料となるガスをこの装置内に流入し、装置内に流入したガスのプラズマを生成させることによって図１に示すナノ構造体３を成長させる。これにより、図１に示す本発明のマイクロ構造体１を形成することができる。また、上記したプラズマＣＶＤ法だけでなく熱ＣＶＤ法などによってもマイクロ構造体１の製造は可能である。
【００３４】
また、図６の模式的斜視図に示すように、成長後のナノ構造体に対して紫外線照射装置６から紫外線を照射することもできる。この場合には、紫外線の照射により、マイクロ構造体１から比較的結合の弱い非晶質構造を除去してマイクロ構造体１の網目の間隔を広げることができる。紫外線照射装置６としてたとえばＸｅ2誘電体バリア放電エキシマランプ装置を用い、中心波長１７２ｎｍの紫外線をエネルギ密度１０ｍＷ／ｃｍ2で照射することができる。
【００３５】
なお、基材４に形成される孔９の形状を変化させることによって、たとえば図４の模式的斜視図に示すように、本発明のマイクロ構造体１の形状をそれぞれ円筒状（図４の左側）、円柱状（図４の真ん中）および三角柱状（図４の右側）にすることもできる。
【００３６】
図７に、本発明の空気清浄装置の好ましい一例の模式的な斜視断面図を示す。ここで、空気清浄装置７には貫通孔からなるガス流路８が複数形成されている。また、図８の模式的拡大斜視透視図に示すように、ガス流路８の内周面には本発明のマイクロ構造体１が複数形成されている。本発明のマイクロ構造体１はガス流路８の内周面を基材として上記の方法によりナノ構造体を成長させて形成することができる。このような構成の空気清浄装置のガス流路８の内部に有害化学物質を含む空気を流す（たとえば図７の空気清浄装置の右側から左側に向けて空気を流す）ことによって、有害化学物質をガス流路８の内部のマイクロ構造体１において除去することができるため、空気を清浄することができる。特に、図７に示す空気清浄装置７を図示しない外部ヒータなどを用いて加熱することによってマイクロ構造体の触媒粒子を活性化させて有害化学物質の除去効率をさらに向上させることができる。
【００３７】
なお、本発明の空気清浄装置は図７および図８に示す構造のものに限定されず、たとえば平坦な基板上にマイクロ構造体を形成した構造のものを用いてもよい。また、本発明の空気清浄装置は防塵用のＨＥＰＡフィルタを備えていてもよい。また、本発明の空気清浄装置は有害化学物質の流路を作製するための空気攪拌機を備えていてもよい。
【００３８】
また、本発明においては、上記の本発明の空気清浄装置を含むエアコンも作製することができる。たとえば、エアコンの室内機の空気吸込口および／または空気吹出口に本発明の空気清浄装置を設置することによって、室内の空気中に含まれる有害化学物質を効率的に除去することができるエアコンを得ることができる。
【実施例】
【００３９】
（実施例１）
まず、石英基板上に、ＦＩＢ装置を用いて幅４μｍ×長さ４μｍ×深さ３μｍの直方体状の孔を複数作製した。次に、マイクロピペットを用いて、日本ペイント社製のＮｉ粒子をトルエン中に分散したＮｉペースト（Ｎｉ粒子の粒径３０ｎｍ〜５０ｎｍ）を石英基板上の孔にそれぞれ滴下した。次いで、ドライ窒素を石英基板の表面と平行な方向に噴きつけ、不必要なＮｉペーストを除去した。
【００４０】
続いて、石英基板を１２０℃の窒素雰囲気に設置して加熱し、Ｎｉペースト中のトルエンを気化させた。その後、石英基板を真空チャンバ（マイクロ波プラズマＣＶＤ装置）内に設置し、１×１０-5Ｐａまで真空ポンプを使って真空チャンバ内を排気した。次いで、石英基板温度を５５０℃に維持し、真空チャンバ内の圧力を２５Ｔｏｒｒになるように圧力コントロールバルブにて調整しながら、マスフローコントローラを通じて、Ｈ2ガスを１００ｓｃｃｍの流量で真空チャンバ内に導入した。続いて、２．４５ＧＨｚのマイクロ波（出力；３５０Ｗ）を導入して、真空チャンバ内のＨ2ガスをプラズマ化し石英基板の表面を６０分程度クリーニングした。そして、Ｈ2ガスを８０ｓｃｃｍおよびＣＨ4ガスを２０ｓｃｃｍの流量で真空チャンバ内に導入し、さらに２．４５ＧＨｚのマイクロ波（出力；６００Ｗ）を導入して、Ｈ2ガスおよびＣＨ4ガスからなる原料ガスをプラズマ化し、石英基板の表面をこのプラズマに１０分間曝した。この際、石英基板に対して、−１００Ｖのバイアス電圧をかけた。この処理により、図１に示す形状で高さ２２μｍ程度に成長した実施例１のマイクロ構造体が複数作製された。この実施例１のマイクロ構造体を構成するナノ構造体は炭素からなっており、ナノ構造体の先端には触媒粒子としてＮｉ粒子が付着していた。
【００４１】
この実施例１のマイクロ構造体を、表面方向および断面方向の２方向からＳＥＭを用いて観察を行なった。また、ＦＩＢ装置を用いて、石英基板との界面から先端側にかけて１０点の異なる箇所からそれぞれマイクロ構造体の一部を除去して、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）用観察試料を作製した。その結果、マイクロ構造体はそれぞれナノ構造体の一つ一つが網目状に絡み合うことで、高度に複雑化した３次元構造となっていることが観察された。また、ナノ構造体は、内部が中空となっているチューブ状のもの、内部が中空となっていないファイバー状のものがほぼ１：１で混在しており、いずれの構造においても、ナノ構造体の先端には粒径３０ｎｍ〜５０ｎｍのＮｉ粒子が保持されていた。
【００４２】
（実施例２）
まず、石英基板にＦＩＢ装置を用いて、（１）直方体（幅４μｍ×長さ４μｍ×深さ３μｍ）、（２）立方体（幅４μｍ×長さ４μｍ×深さ４μｍ）、（３）直方体（幅７μｍ×長さ７μｍ×深さ３μｍ）、（４）円柱（内側の円；直径４μｍ、外側の円；直径８μｍ、深さ；３μｍ）および（５）三角柱（一辺４μｍの正三角形×深さ３μｍ）の孔をそれぞれ作製し、それぞれの孔にインクジェットヘッドを用いて実施例１で用いられたものと同じＮｉペーストを滴下し石英基板の表面と同じ高さまでＮｉペーストを注入した。その後は実施例１と同一の方法によりマイクロ構造体を作製した。
【００４３】
そして、それぞれのマイクロ構造体の高さをＴＥＭおよびＳＥＭを用いて確認した。その結果、（１）〜（５）の孔から形成されたマイクロ構造体の高さはそれぞれ、（１）２５μｍ、（２）２２μｍ、（３）１５０μｍ、（４）４３μｍおよび（５）５μｍであった。この結果から、孔に設置された触媒粒子の量によって、マイクロ構造体の体積を制御することができることが確認された。
【００４４】
（実施例３）
ＦＩＢ装置を用いて幅２０μｍ×長さ２０μｍ×深さ１０μｍの直方体状の孔を石英基板に形成し、その孔にインクジェットヘッドを用いて実施例１で用いられたものと同じＮｉペーストを滴下した。ここで、インクジェットヘッドとしては、圧電素子に電圧をかけることで数ｐｌ単位のＮｉペーストを滴下できる構造を市販の光学顕微鏡に組み込んだものが用いられた。また、比較として、同じ直方体状の孔にマイクロピペットを用いて上記のＮｉペーストを滴下した。そして、孔からはみ出したＮｉペーストの量を比較した。その結果、マイクロピペットを用いた場合にはＮｉペーストの滴下量の７割近くが孔からはみ出していたが、インクジェットヘッドを用いた場合にはＮｉペーストの滴下量の３割程度に改善された。
【００４５】
（実施例４）
実施例１のマイクロ構造体を構成するファイバー状のナノ構造体のほとんどは非晶質構造であった。そこで、Ｘｅ2誘電体バリア放電エキシマランプ装置を用い、中心波長１７２ｎｍの紫外線をエネルギ密度１０ｍＷ／ｃｍ2で１時間、４時間、７時間、１１時間および２４時間のそれぞれの時間、実施例１のマイクロ構造体を構成するナノ構造体に照射した。
【００４６】
その結果、１時間の照射ではマイクロ構造体の外形、ナノ構造体のチューブ：ファイバーの比率（チューブ：ファイバー＝１：１）にほとんど変化は見られなかった。また、４時間の照射では、マイクロ構造体の外形に１０ｎｍ〜１０００ｎｍの大きさの空孔が目立ち、チューブ：ファイバー＝３：１となっていた。さらに、７時間の照射では、マイクロ構造体の外形に１０ｎｍ〜１０００ｎｍの大きさの空孔が目立ち、チューブ：ファイバー＝４：１となっていた。ところが、１１時間および２４時間の照射では、マイクロ構造体は全体の大きさが数μｍ程度に小さくなってしまっていた。すなわち、除去する有害化学物質の濃度または吸着速度などを制御するために、マイクロ構造体の網目構造を再構築することができることがわかった。なお、紫外線照射後のマイクロ構造体はＴＥＭおよびＳＥＭを用いて観察した。
【００４７】
（実施例５）
まず、幅１ｍｍ×長さ１ｍｍ×厚さ１ｍｍの立方体状のセラミックハニカムフィルタ（日本ガイシ社製）に、ＦＩＢ装置を用いて幅４μｍ×長さ４μｍ×厚さ３μｍの直方体状の３つの孔を作製した。次に、実施例１と同一の方法でこれらの孔のそれぞれについてマイクロ構造体を形成することによって空気清浄装置を作製した。その後、この空気清浄装置を１ｍ3の容積の評価チャンバ内に設けられた専用のステンレス製ハウジングにセットした。続いて、この空気清浄装置を１５０℃に加熱し、評価チャンバ内に１０ｐｐｍのトルエンを含むドライエアを１ｃｃ／ｍｉｎの流量で導入し、空気清浄装置通過後のドライエアを捕集管で１分間捕集した。そして、捕集されたドライエア中のトルエン濃度を測定した。その結果を表１の実施例の欄に示す。なお、トルエン濃度の測定はガスクロマトグラフィを用いて行なわれた。また、比較として、マイクロ構造体を形成せずにセラミックハニカムフィルタの孔の内部に１０10個／ｃｍ2の密度でＮｉ粒子を設置した空気清浄装置を用いた場合についても同様にして、捕集されたドライエア中のトルエン濃度を測定した。その結果を表１の比較例の欄に示す。
【００４８】
【表１】
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【００４９】
表１に示すように、本発明のマイクロ構造体が形成された空気清浄装置を用いた場合には、単にＮｉ粒子が設置されただけの空気清浄装置を用いた場合と比べて、効率的にトルエンを除去することができることがわかった。
【００５０】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明のマイクロ構造体によれば効率的に有害化学物質を除去することができるため、本発明のマイクロ構造体は空気清浄装置やエアコンに好適に利用することができる。また、本発明のマイクロ構造体はセンサ、メモリまたはバイオテクノロジーにも利用できる可能性がある。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明のマイクロ構造体の好ましい一例のＳＥＭ写真である。
【図２】図１に示すマイクロ構造体の破線で囲まれた部分の模式的な拡大平面図である。
【図３】図１に示すマイクロ構造体の破線で囲まれた部分のＳＥＭ写真である。
【図４】様々な形状に形成されている本発明のマイクロ構造体を示す模式的な斜視図である。
【図５】本発明のマイクロ構造体の製造工程の一例の一工程を示す模式的な斜視図である。
【図６】本発明のマイクロ構造体に紫外線を照射する工程の一例を示す模式的な斜視図である。
【図７】本発明の空気清浄装置の好ましい一例の模式的な斜視断面図である。
【図８】図７に示す本発明の空気清浄装置に形成されているガス流路の一部の模式的な拡大斜視透視図である。
【符号の説明】
【００５３】
１  マイクロ構造体、２  触媒粒子、２ａ  触媒粒子を含む溶液、３  ナノ構造体、４  基材、５  インクジェットヘッド、６  紫外線照射装置、７  空気清浄装置、８  ガス流路、９  孔。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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