| Project/Area Number |
22K03845
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
|
| Allocation Type | Multi-year Fund |
|---|
| Section | 一般 |
|---|
| Review Section |
Basic Section 18020:Manufacturing and production engineering-related
|
|---|
| Research Institution | Shibaura Institute of Technology |
|---|
Principal Investigator |
松尾 繁樹 芝浦工業大学, 工学部, 教授 (20294720)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
近藤 敏彰 愛知工科大学, 工学部, 教授 (20513716)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
|
| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
|
| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2023: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
|
|---|
| Keywords | 窒化 / 酸化 / レーザー誘起表面周期好悪像 / 着色 / フェムト秒レーザー / レーザー誘起表面周期構造 / 構造色 / レーザー着色 |
|---|
| Outline of Research at the Start |
金属材料の着色法の一つに透明酸化膜の形成があり，チタン・ステンレス鋼などで行われている。さまざまな酸化膜形成法のうち，レーザーによる方法は，局所的に加工できパターニングが可能という特徴を持つ。しかし，酸化膜だけでは，色域が狭いことが欠点である。本研究では，酸化膜に加えて窒化膜も着色に利用することを目指し，とくにアルミニウムのレーザーによる表面窒化技術を開発する。加えて，二層膜を用いると単層膜に比べて色域の広い着色が可能となるため，酸化膜と窒化膜の二層膜による着色を試みる。さらに，レーザー誘起表面周期構造も合わせて用い，方向により見え方が違うなど，多様な着色を実現する。
|
| Outline of Annual Research Achievements |
レーザー誘起周期構造および膜形成による着色に関する研究を継続して行った。
レーザー誘起周期構造に関しては，円偏光レーザーの照射による効果を探索した。その結果として，ステンレス（SUS304）基板において，円偏光フェムト秒パルスを照射することにより正方格子状の周期構造が形成される現象を見出した。その周期はレーザー波長よりもわずかに短い（波長1.03 μmに対し周期約0.95 μm）。円偏光による正方格子状レーザー誘起周期構造の形成は，これまでに世界的に報告例のないものである。現状では大面積での形成には至っていないが，研究を進めることにより，大面積での形成も可能となり，新たな応用が拓けるものと考えている。着色という観点では，現状で構造色ははっきり見えているが，正方格子から予想される異方性発色は確認できていない。今後，大面積化を進めることにより，発色の異方性が確認できるものと考えている。
膜形成に関しては，酸化を回避して窒化膜を形成することを目指し，窒素，水素混合窒素，窒素プラズマの雰囲気下でのレーザー照射を試みた。現状では酸化を回避することはできておらず，EDSによる組成分析では窒素の存在は確認されず，酸素の存在が確認された。しかし，X線光電子分光法を用いた最表面の組成分析では，実験条件により，わずかながら窒素の信号が観察された。今後，条件を精査することにより，酸化の回避と，厚い窒化膜の形成を目指す。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
レーザー誘起表面周期構造については，正方格子が形成されるという，これまでに報告されておらずまた予想もされていなかった現象を見出した。膜形成については，困難と予想していた窒化が生じる可能性を見出した。
|
| Strategy for Future Research Activity |
レーザー誘起表面周期構造については，正方格子状の周期構造が生じる条件を精査するとともに，これを広範囲に作製する方法を確立する。加えて，この構造から予想される着色の異方性についても実験的に調べる。膜形成については，EDSで窒化が確認できるような厚い窒化膜を形成することを目指し，そのための条件を探索する。
加えて，これらを併用した特殊な着色を試みる。
|
