星空电竞 雾气 CVD - 世界上唯一用于在大气压下制造高质量功能性薄膜的创新薄膜沉积技术
雾气 CVD* 作为一种在大气压下制造高质量功能性薄膜的方法，在日本国内外得到了更广泛的应用。这项技术的开发者 Toshiyuki Kawaharamura 教授很早就注意到了雾流（一种用于处理气体和液体流体的气液多相流）的潜力，并且他继续研究将雾 CVD 作为纳米技术中使用的技术。作为该过程的一部分，他发现反应器中存在莱顿弗罗斯特态的液滴 (ELSD)，并且液滴之间的碰撞时间足够长 (LPCD)。通过这种方式，他将该方法发展成为一种技术，可以同时实现低环境影响、大面积均匀性、高质量和成分控制——这是以前技术不可能实现的。 *雾化学气相沉积
通过追求雾的可能性而发现的薄膜制造技术的实际应用
功能性薄膜的开发绝对是提高电子设备性能的关键点。
薄膜制造通常使用高成本的真空设备，但这需要大量的能量来维持真空状态。因此，需要开发替代技术来减少对环境的影响。然而，如果功能性薄膜是在大气中而不是在真空状态下制造的，则由于热对流或副反应而出现不均匀性，因此人们认为很难以简单的方式将其应用于纳米技术。
Kawaharamura 教授开发了雾气 CVD（一种利用雾流的薄膜制造技术），并发现并建立了复杂控制大气中化学反应的方法。已经采取了实际应用的步骤。
在雾化工艺中，将溶液制成雾状并由载气承载，通过热分解来制造薄膜。超声波产生的雾滴尺寸特别小，因此可以停留在空气中，并像气体一样通过层流输送或移动，因此对环境的影响很小。川原村教授设计了一种名为“碰撞混合”的技术，利用雾的特性，使含有雾的气体相互碰撞，产生压力损失，实现层流。利用这项技术，他发明了产生均匀雾流的设备，成功控制了原料流量，实现了均质薄膜的制备。
此外，他还发现，当含有雾气的气体流过反应器时，会出现莱顿弗罗斯特现象，即由于突然加热而导致液滴漂浮。他对这种现象的演示有助于阐明制造均匀薄膜的原理，并刺激了这项研究的重大发展。
“当以普通方式使用气体原料时，典型的气体上游浓度高，下游浓度低，薄膜中会出现不均匀性。而在雾化方法中，接近加热基板的原料液滴在基板顶部运行，同时表现出莱顿弗罗斯特效应，因此在整个表面上提供相同量的气体以进行薄膜沉积。因此，与以前相比，我们可以期望制造出更均匀的薄膜技术。”
这种效应使得能够在原子水平上制造出大面积均匀、高质量的薄膜。雾膜沉积设备由东芝三菱电机工业系统公司 (TMEIC) 开发并投入实际使用，并被日本公司采用。
在进行这项研究时，基于“利用雾的特性实现超越传统技术的技术”的愿望，川原村教授发现悬浮在空气中的水滴之间存在“1分钟内不发生碰撞的情况”。 (LPCD)
近年来，需要开发结合多种原材料的多组分材料，但相关的制造技术却跟不上需求。 Kawaharamura教授推断，“如果可以将多种溶剂提供给设备，并在一分钟内转移到反应器中，那么也许可以避免混合在一起”，并且实验证实，与传统方法相比，可以更容易地制造具有所需成分的功能薄膜。
这种现象使得薄膜沉积不会引起副反应，即使当不同的原材料同时供应到反应器时也是如此。 Kawaharamura 教授创建的雾气 CVD 方法已发展成为一种强大的工具，与传统技术一样好甚至更好，同时实现了低环境影响、大面积均匀性、高质量和微观结构控制。
反应机制的新阐明，能够根据薄膜沉积条件预测薄膜状态
2020年初，川原村教授成功阐明了一种新的反应机理，用于理解雾气CVD在基材表面制备薄膜的原料扩散过程。
“供应到反应器中的原材料液滴各向同性地扩散，通过反复试验，我试图计算基材表面上的沉积分布。最终，在实验概念提出八年后，以及开始数值分析两年后，我们实现了实验值与计算值之间的完美匹配。一半以上的雾气 CVD 机理已被阐明。”
该方法可以根据起始材料的特性和薄膜沉积条件预测沉积后薄膜的状态。 “作为一种薄膜沉积技术，我们已经使雾气CVD成为一项真正的技术。我们已经为未来的发展奠定了基础。”
雾气 CVD 目前正在工业界确立一席之地。许多公司向川原村教授询问，他的知名度已经上升到目前正在参与近10个联合研究项目。
雾流，即用于处理两种流体（气体和液体）的气液多相流，需要比单相流操纵更多的变量，并且这往往被认为难以处理。然而，河原村教授扭转了这种想法，“我们可以从另一个角度来看待高自由度。对变量的熟练控制可能使我们能够解决以前技术无法解决的问题。”这种想法导致了迄今为止所取得的成果。川原村教授是第一个开发雾气CVD工艺的人，毫不夸张地说，他是唯一掌握这项技术所有基础原理的人。
目前，他已开始开发源于雾气CVD并利用雾滴行为的工艺技术，用于在曲面上“直接”形成集成器件，这一壮举被认为是以前纳米技术不可能实现的。他的研究范围广泛，并超越了这些领域，进入了能源开发和全向运输系统等领域。他还熟悉广泛的工程领域，例如化学、电子和机械工程。川原村教授通过好奇心驱动的发现和原创发明实现了许多想法，他可能就是将不可能变成可能的人。