イオンマイグレーションによる金属デンドライト創製の応用基盤の構築

• Project/Area Number: 17H03139
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Materials/Mechanics of materials
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 坂 真澄 東北大学, 工学研究科, 教授 (20158918)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 李 渊 東北学院大学, 工学部, 准教授 (50625001) ; 木村 康裕 東北大学, 工学研究科, 助教 (70803740)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Project Status: Declined (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥17,940,000 (Direct Cost: ¥13,800,000、Indirect Cost: ¥4,140,000); Fiscal Year 2019: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2018: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000); Fiscal Year 2017: ¥10,790,000 (Direct Cost: ¥8,300,000、Indirect Cost: ¥2,490,000)
• Keywords: 機械材料・材料力学 / イオンマイグレーション / デンドライト

Outline of Annual Research Achievements

平成30年度は、イオンマイグレーション(IM)を活用して創製する金属(酸化物)微細構造の応用展開基盤の構築を実施し、以下の研究実績を得た。
1. 金属(酸化物)微細構造からなる透明導電膜作製のための分散液作製　昨年度にはIMによりポリエチレンテレフタレート基板上に金属微細構造を直接創製することで透明導電膜の試作に成功していたが、多分野への応用を容易にするためIMにより析出した金属微細構造からなる分散液の作製に着手し、これを達成した。界面活性剤と超音波を駆使した分散液作製技術と分散液を基板上にスピンコートする塗布技術を確立することで、金属微細構造を均一に塗布した透明導電膜の作製に成功した。
2. 金属(酸化物)微細構造からなる透明導電膜の信頼性および特性評価　実現した透明導電膜について、光透過率と表面抵抗の計測を実施した。異なる分散液作製条件と塗布条件において透明導電膜の光透過率と表面抵抗の相関関係を実験的に示し、IMを用いた金属微細構造分散液による透明導電膜の有効性を示した。
3.創製の影響因子解明と応用検討　前年度で方向付けに成功したIMにおける創製と構造の相関関係解明において、力学的作用に着目した塑性ひずみのIM微細構造創製量に及ぼす影響を実験的に調査した。陽極に与える塑性ひずみの増大が、陰極への微細構造析出量を増大させることを実験的に示し、力学的作用による微細構造析出量および析出形態の制御可能性を提案した。また異なる試みとして、眼鏡レンズを用いた曲面におけるIMに他に先駆けて挑戦し、金属微細構造の創製に成功した。さらに微細構造の応用検討として、前年度に創製した微細構造をもつハイブリッドCu-Cu2Oを用いて、リチウムイオン電池(LIB)用負極としてのサイクル特性を実験的に調査し、微細構造の導入が良好なサイクル特性を実現する知見を得た。

Research Progress Status

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Morphology Control of Hybrid Cu-Cu2O Nanostructures Fabricated by Electrochemical Migration (2019)
  • Author(s): T. Aoki, Y. Li, M. Saka
  • Journal Title: Materials Letters Volume: 236 Pages: 420-423
  • DOI: 10.1016/j.matlet.2018.10.146
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Enhanced fabrication of hybrid Cu-Cu₂O nanostructures on electrodes using electrochemical migration (2018)
  • Author(s): S. Fukaya, T. Aoki, Y. Kimura, M. Saka
  • Journal Title: Mechanical Engineering Letters Volume: 4 Issue: 0 Pages: 17-00604-17-00604
  • DOI: 10.1299/mel.17-00604
  • NAID: 130007383232
  • ISSN: 2189-5236
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Fabrication of Large-Scale Ag Micro/Nanostructures Using Electrochemical Migration (2018)
  • Author(s): T. Nakakura, M. Saka
  • Journal Title: Micro & Nano Letters Volume: - Issue: 7 Pages: 923-926
  • DOI: 10.1049/mnl.2017.0913
  • Peer Reviewed
• [Presentation] イオンマイグレーションによる曲面への金属微細材料の創製に関する研究 (2019)
  • Author(s): 黒澤詠二郎，李渊
  • Organizer: 日本機械学会 東北学生会 第49回学生員卒業研究発表講演会
• [Presentation] Green Fabrication of Micro/Nano Materials by Migration Phenomena (2018)
  • Author(s): M. Saka, Y. Kimura
  • Organizer: 2nd World Congress on Nano Science and Nano Technology
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Mechanical Effect on Nanomaterial Growth by Electrochemical Migration (2018)
  • Author(s): Y. Kimura, M. Saka
  • Organizer: International Conference on Nanomaterials & Nanotechnology 2018
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] イオンマイグレーションと超音波照射によるマイクロ/ナノ材料の創製 (2018)
  • Author(s): 遠藤悠介，木村康裕，坂真澄
  • Organizer: 日本機械学会 M&M2018材料力学カンファレンス
• [Presentation] 異なる電解液を利用したイオンマイグレーションによるCuO微細構造体の創製に関する研究 (2018)
  • Author(s): 村上晃太, 李渊
  • Organizer: 日本機械学会東北学生会 第48回学生員卒業研究発表講演会
• [Presentation] Improvement of Metallic Nanostructure Fabrication Using Electrochemical Migration (2017)
  • Author(s): S. Fukaya, T. Aoki, Y. Kimura, M. Saka
  • Organizer: 13th International Conference on Advanced Materials and Nanotechnology
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Fabrication of Al Microwires through Artificial Weak Spots in a Thick Film by Using Stress-Induced Migration (2017)
  • Author(s): H.-T. Lee, Y. Kimura, M. Saka
  • Organizer: Taiwan Association for Coating and Thin Film Technology 2017: International Thin Films Conference
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 金属原子集積とナノ・マイクロ構造体形成に起因した絶縁保護膜の損傷挙動解明 (2017)
  • Author(s): 木村康裕, 坂真澄
  • Organizer: 日本機械学会 M&M2017材料力学カンファレンス
• [Presentation] イオンマイグレーションによるスズ系マイクロ・ナノ材料創製 (2017)
  • Author(s): 菊地博昭, 李渊, 木村康裕, 坂真澄
  • Organizer: 日本機械学会 東北支部 第53期秋季講演会
• [Presentation] マイグレーション環境下の微細材料成長挙動に関する研究 (2017)
  • Author(s): 木村康裕, 坂真澄
  • Organizer: 日本機械学会 東北支部 第53期秋季講演会
• [Presentation] Crack/Damage Evaluation and Micro-Materials Fabrication in the Relation with Electric Field (2017)
  • Author(s): M. Saka
  • Organizer: 11th International Conference on Advanced Materials & Processing
  • Int'l Joint Research
• [Remarks] 東北大学大学院工学研究科 坂・木村/燈明研究室
  • URL: http://king.mech.tohoku.ac.jp/saka/index.htm