2016 Fiscal Year Research-status Report
金属薄膜センサーを用いた文化財展示保存容器製作材料の試験法の開発
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15K12441
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| Research Institution | Tokyo National University of Fine Arts and Music |
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Principal Investigator |
塚田 全彦 東京藝術大学, 大学院美術研究科, 准教授 (60265204)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
桐野 文良 東京藝術大学, 大学院美術研究科, 教授 (10334484)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 保存科学 / 文化財科学 / 材料試験 / 加速腐食試験 / 金属薄膜センサー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
文化財の展示ケース、収蔵容器に用いる材料から放散される化学物質が文化財に悪影響を及ぼす可能性があるため、影響が極力少ない材料を選択するために金属箔を用いた加速腐食試験が従来行われている。本研究では金属薄膜で製作したセンサーを用い、また従来の試験条件を再検討することで、より信頼性の高い試験方法の確立を目指す。本年度は以下の課題について検討した。1．従来の試験条件での試験容器内の温湿度と結露頻度の計測、2．グリセリン水溶液を用いた試験容器内の湿度制御および従来の試験方法との互換性、3．鉛薄膜センサーの試作。
１、2について試験容器内の温湿度および結露頻度の計測を行った。従来の試験条件ではほぼ常に相対湿度100%の状態を維持し結露頻度も高く、温湿度センサーは結露により故障して計測が不可能となった。一方、グリセリン水溶液を用いることで80－90%程度の高相対湿度を維持し、結露も生じないことが確認できた。
また2について、従来の試験条件と、濃度の異なるグリセリン水溶液2種により、相対湿度を100%、90%、80%程度に設定し、6種の材料について金属箔を用いた加速腐食試験を行い、結果を比較した。従来の試験法に従い目視で腐食度合を評価した結果、条件によらず概ね同様の傾向を示したが、相対湿度が80%程度では金属箔の腐食度合が低い傾向が見られた。一方、鉛に関してはグリセリン水溶液を用いた2条件の方が、従来の条件よりも腐食度合が高い場合が確認された。腐食生成物をＸ線回折により定性分析したところ、各条件での腐食生成物は概ね同様であったが、腐食度合いが低い金属箔では十分に検出ができない場合があった。これらについて、試験数を増やす、また腐食生成物の微量分析を行う、など、更に検討する必要がある。
3．では鉛薄膜の製膜、素子のダイシングを行い、結線して通電まで確認することができた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
鉛薄膜センサーの試作に協力してもらうことを予定していた施設で、安全性の問題から鉛の使用が不可能であることが判明した。そのため、他の施設での可能性を調査する必要が生じた。鉛の製膜を行える民間業者が判明し、試作を委託したが当初良質な薄膜ができず、条件の再検討、再度製膜を委託、などに多大な時間を要した。
また製膜を委託した業者にはシリコン基板から各センサー素子へのダイシングを依頼できず、研究者の所属機関は適切な機器を有しないため、別の施設での可能性を調査する必要も生じた。ここでも鉛が含まれることが問題視され、調査に時間を要した。最終的に物質・材料研究機構NIMS微細加工プラットフォームでダイシング時の鉛溶出の可能性がないことを検討いただいた上で、支援を受けることができたが、以上の過程で鉛薄膜センサー素子の試作までに本年度の大半を費やす結果となった。
そのため本年度に行うことを計画した事項のうち、未着手の項目が多くあり、研究計画に遅延が生じた言わざるを得ず、研究期間の延長を申請した。
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| Strategy for Future Research Activity |
金属薄膜センサーを用いた実験、金属箔を用いた従来試験法との比較、金属薄膜センサーの複数回利用の可否、等の未着手の実験項目について実施に注力する。またグリセリン水溶液を用いた場合の従来の試験法との結果の互換性について、試験数を増やす、腐食生成物の微量分析の実施、等により更に検討を行う。申請時には薄膜の最適膜厚の検討も行う予定であったが、鉛センサーについては製作に制限がある状況のため追加の製作は困難であり、銅および銀について追加製作の可能性を研究協力者と検討する。
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| Causes of Carryover |
前述のように鉛薄膜センサーの試作に多大な時間を要し、実施できていない実験項目が多く、その補助に予定していた人件費、謝金等の経費が本年度中に支出できず、次年度使用額として生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
実験を実施する上での実験補助のための人件費、および国内学会への参加費、旅費等として、支出することを検討している。
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