レーザ光を利用した近接場光記録用非接触マイクロマシンの作動性解析に関する研究

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12650053
• Research Institution: Tottori University
• Principal Investigator: 福井 茂寿 鳥取大学, 工学部, 教授 (40273883)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 松岡 広成 鳥取大学, 工学部, 講師 (10314569)
• Keywords: 分子気体力学 / ボルソマン方程式 / モンテカルロ直接シミュレーション(DSMC) / 熱ほふく流 / マイクロトライボロジー / 分子気体潤滑(MGL) / マイクロ理工学 / マイクロメカニズム

Research Abstract

マイクロな系に特有な熱流体現象の一つとして、境界壁の温度勾配の存在による"熱ほふく流(Thermal creep flow)"があるが、我々はすでにこの流れを利用した全く新しい非接触浮上メカニズ(TIL : Thermally Induced Levitation)を提案し、最も簡単な形状についてその基本特性を定量的に解明した。本研究では、これまでの研究成果を踏まえさらに現実的な形状を有するメカニズムの諸特性を明らかにするため、この新しい非接触浮上メカニズムで重要となる境界面の形状・適応係数の影響・動的特性(剛性および減衰能)の高精度な解析を行う。
本期間では、熱ほふく流を利用したナノメータ浮上メカニズム(TIL)の静的特性に及ぼす境界面の影響として、気体分子の反射形態を表す適応係数αの影響に着目し、適応係数αの減少すなわち鏡面反射の割合が増加することにより発生圧力が減少することを定量的に示した。さらには、適応係数の影響の解析においては、特性解析に必要な2つの流量係数(熱ほふく流および圧力流れ)の値が、適応係数α=1すなわち拡散反射の場合を除き計算例が殆どないため、相対する2つの境界面の適応係数が異なる一般的な場合の流量係数の高精度計算手法を新たに確立し、現在流量係数データベースの構築を行いつつある。任意の適応係数に対するこれらの流量係数は非常に汎用性が高いため、本メカニズム以外にも磁気ディスク装置用浮動ヘッドなどの類似の様々なメカニズムの基本特性解析に有用である。

Research Products

• [Publications] S.Fukui, K.Yamane, H.Matsuoka: "Novel Laser-Assisted Micro Levitation Mechanism for Magneto-optical Recording"IEEE Transactions on Magnetics. Vol.37, No.4. 1845-1848 (2001)
• [Publications] 福井茂寿, 勝原大輔, 山根清美, 松岡広成: "熱ほふく流を利用した非接触マイクロマシン要素の特性解析(境界面特性の影響)"日本トライボロジー学会トライボロジー会議宇都宮予稿集. 57-58 (2001)