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ナノ表面制御可能な超臨界ナノプレイティングにおける電導機構の解明

Research Project

Project/Area Number 16710079
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Nanomaterials/Nanobioscience
Research InstitutionTokyo University of Agriculture and Technology

Principal Investigator

曽根 正人  東京農工大学, 大学院・工学教育部, 特任助教授 (30323752)

Project Period (FY) 2004 – 2005
Project Status Completed (Fiscal Year 2005)
Budget Amount *help
¥3,700,000 (Direct Cost: ¥3,700,000)
Fiscal Year 2005: ¥500,000 (Direct Cost: ¥500,000)
Fiscal Year 2004: ¥3,200,000 (Direct Cost: ¥3,200,000)
Keywords電気めっき / ナノ組織金属 / 超臨界流体 / 二酸化炭素 / エマルジョン / 界面活性剤 / 硬度 / 面粗度
Research Abstract

本申請者は、超臨界二酸化炭素は電解質溶液とは混合しないが少量の界面活性剤を添加することによりエマルジョン化が可能であることを見いだした(特許JP3571627)。このエマルジョン化により液面が上昇し、系全体が通電し、プレイティングが均一に行われることを発見した(Chem.Lett.,1086-1087,(2002))。この方法は超臨界流体技術とめっき技術を融合させたものであり、低環境負荷型超臨界流体ナノプレイティングシステム(SSNP)と命名した。SSNP法により得られたニッケル金属皮膜は従来のめっき法で作製された膜と異なり、ピンホールが無くレベリングも高く、更に金属粒径が10nmと非常に細かく緻密であり硬度も高いことが明らかとなっている。また、通常電気めっきは面粗度が悪化する方向に皮膜成長が行われるのに対し、面粗度が33nmの基板の上にSNP法によるめっきを行うと、面粗度20nmを達成する均一な高性能膜が生成することがわかっている。
本研究では、このSSNP法により得られる皮膜の硬度や面粗度向上などの特殊性を、高圧容器中の超臨界流体エマルジョン場に微細な端子を入れミリ秒単位の電流を計測すると同時に、この測定で得られた皮膜を電子顕微鏡で観察し、この特異な電気化学反応場と得られる皮膜の相関を明らかにすることを計画・実行した。この結果、超臨界流体エマルジョン場を通る電流値の振幅が、析出金属の粒界の大きさと相関があることが明らかとなった。この結果により、12nmから9nmまでの析出金属粒界制御が可能となった。また、さらにSSNP皮膜により得られた皮膜の硬度や耐摩耗性を測定し、従来のめっき法と比較し、優れた機械的特性を有することを明らかにした。
本研究開発の結果、SSNPはナノテクノロジーのための微細な金属部材の形成に有効であり、高い制御性を有する金属材料作成方法であることがわかった。

Report

(2 results)
  • 2005 Annual Research Report
  • 2004 Annual Research Report
  • Research Products

    (11 results)

All 2006 2005 2004

All Journal Article (7 results) Book (3 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Wear Properties of Nickel Coating Film Plated From Emulsion with Dense Carbon Dioxide2006

    • Author(s)
      Md.Z.Rahman, M.Sone, M.Eguchi, K.Ikeda, S.Miyata, T.Yamamoto
    • Journal Title

      Surface & Coating Technology In press

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Nano Grain Deposition via an Electroplating Reaction in an Emulsion of Dense Carbon Dioxide in a Nickel Electroplating Solution Using Nonionic Fluorinated Surfactant2005

    • Author(s)
      A.Mizushima, M.Sone, H.Yan, T.Nagai, K.Shigehara, S.Ichihara, S.Miyata
    • Journal Title

      Surface & Coating Technology 194/1

      Pages: 149-156

    • Related Report
      2005 Annual Research Report 2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Nano-Grain Structure of Nickel Films Prepared by Emulsion Plating with Dense Carbon Dioxide2005

    • Author(s)
      H.Wakabayashi, M.Sone, N.Sato, Y.Takada, H.Yan, K.Abe, S.Ichihara, S.Miyata
    • Journal Title

      Surface & Coating Technology 190/2-3

      Pages: 200-205

    • Related Report
      2005 Annual Research Report 2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Electroplating in CO_2-in -Water and Water-in-CO_2 Emulsion using Nickel Electroplating Solution with Anionic Fluorinated Surfactant2004

    • Author(s)
      H.Yan, M.Sone, A.Mizushima, T.Nagai, K.Abe, S.Ichihara, S.Miyata
    • Journal Title

      Surface & Coating Technology 187/1

      Pages: 86-92

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] 超臨界二酸化炭素と共存するニッケルめっき浴環境における金属材料の電気化学的特性と適正材料選定の研究2004

    • Author(s)
      佐藤信義, 田村孝市, 中原正大, 曽根正人, 市原祥次, 宮田清蔵
    • Journal Title

      材料と環境 53(3)

      Pages: 123-129

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  • [Journal Article] The Effects of Dense Carbon Dioxide on Nickel Plating using Emulsion of Carbon Dioxide in Electroplating Solution2004

    • Author(s)
      H.Yan, M.Sone, N.Sato, S.Ichihara, S.Miyata
    • Journal Title

      Surface & Coating Technology 182/2-3

      Pages: 335-340

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  • [Journal Article] New Electroplating Method of Nickel in emulsion of supercritical carbon dioxide and electrolyte solution to enhance Uniformity and Hardness of Plated Film2004

    • Author(s)
      H.Yoshida, M.Sone, H.Wakabayashi, H.Yan, A.Mizushima, K.Abe, X.T.Tao, S.Ichihara S.Miyata
    • Journal Title

      Thin Solid Film 446(2)

      Pages: 194-199

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  • [Book] Material Science in Supercritical Fluid2006

    • Author(s)
      M.Sone, S.Miyata
    • Total Pages
      165
    • Publisher
      Research Signpost, T. C. 37/661(2), Fort Post Office, Trivandrum
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  • [Book] Novel Strategies for Fundamental Innovation in polymer Science -Progressive Challenges for the Next Generation 2005-2005

    • Author(s)
      M.Sone, S.Miyata
    • Total Pages
      196
    • Publisher
      Research Signpost, T. C. 37/661(2), Fort Post Office, Trivandrum
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  • [Book] 超臨界流体とナノテクノロジー(監修:阿尻雅文)2004

    • Author(s)
      曽根正人, 宮田清蔵
    • Total Pages
      300
    • Publisher
      シー・エム・シー出版
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      2004 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 電気化学的反応方法2005

    • Inventor(s)
      曽根正人ら
    • Industrial Property Rights Holder
      東京農工大学
    • Industrial Property Number
      2005-133106
    • Filing Date
      2005
    • Related Report
      2005 Annual Research Report

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Published: 2004-04-01   Modified: 2016-04-21  

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