2016 Fiscal Year Annual Research Report
Development of imprinting process with laser-machining
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15H04161
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
津守 不二夫 九州大学, 工学研究院, 准教授 (10343237)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
河野 正道 九州大学, 工学研究院, 准教授 (50311634)
中島 裕典 九州大学, 工学研究院, 助教 (70432862)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | セラミックス / 微細パターニング / インプリントプロセス / ホットエンボス / 燃料電池 / SOFC |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，従来法において「樹脂材料に対し」「２次元パターンを転写」するだけであったインプリントプロセスの改良を目的としており，最終的に新たな燃料電池開発につなげることを検討している．プロセスの改良により「セラミックス等の無機材料に対しても」「内部流路を含む３次元構造」を作製していく．具体的なプロセスは，セラミックスコンパウンドシートへの成形加工，および，犠牲層となる樹脂へのレーザ加工プロセスを複合したものである．
本年度の実績としては，コンパウンド材料の変形特性の把握と成形性への影響評価，それから，さらに微細な流路への適用，そして，得られた流路のリークテスト，が主なものである．本研究では現在，セラミック粉末材料とポリビニルアルコールを混錬した材料を用いているが，含まれる水分量により変形特性が大きく変化する．そのため，恒温恒湿槽にコンパウンドシートを設置し，水分量を安定化させ，加工実験を行ったところ，変形結果が大きく異なることが確認された．水分により，内部流路のパターンが変化することもあり，水分量の調整はプロセス制御因子のひとつとして利用できる．また，レーザ微細加工条件も変化させ，これまでの流路の半分程度の幅にまで加工条件を改善することにも成功した．このようにして得られたセラミックス内微細流路に対し，リークテストも実施し，水中に設置した流路内に漏れなく空気を通すことに成功し，燃料電池等への応用についても道が開けてきた．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
さまざまな成形条件による実験を行い，加工条件も整理されつつある．また，実際に流路の微細化にも成功しており，リークテストも実施した．このように，成形加工実験については順調に進展している．具体的な燃料電池への応用についてはハードルが高く，まだアイデア検討段階であるが，本技術の有効な利用法を探りつつある．
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| Strategy for Future Research Activity |
成形条件については，昨年度に水分量の調整による大きな変化が確認できた．犠牲層に用いる樹脂はほとんど吸湿しないため，母材の変形性だけを変化させることができる．一方，成形条件として温度を変化させると，母材のみならず犠牲層の変形性も変化する．このように，水分量と温度の両方の調整により微細パターンと内部の流路構造の両方の変形を制御することが可能となる．この組み合わせについて，今後検討していきたい．
流路の性能評価としては簡単なリークテストが完了している．燃料電池への応用も考え，電解質および電極材料を構造に組み込んだガス流体テストを実施し，燃料電池応用への目途をたてていく予定である．
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Research Products
(8 results)
