2020 Fiscal Year Annual Research Report
ナノ加工技術を用いた機能性流体ECFマイクロ液圧源の高出力パワー密度化
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18H01359
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
金 俊完 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 准教授 (40401517)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉田 和弘 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 教授 (00220632)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | マイクロポンプ / 電界共役流体（ECF） / 金属援用エッチング (MACE) / マイクロピラー構造体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
安価で大量生産が可能であると同時に，世界一の高出力パワー密度を有するマイクロ液圧源を実現するために，本年度では，(1)高アスペクト比のTPSEを製作できるMetal Assisted Chemical Etching (MACE)手法を，(2)電極の上に形成するマイクロピラー構造体のECFポンプへの影響を実験的に検討している．
(1)MACEはAuを触媒とし，HFとH2O2の混合液に浸すことでSiを異方的にエッチングする加工法である．高アスペクト比電極を製作するためのエッチング条件を探すために，金属膜厚，アニーリング温度，HFとH2O2の濃度，IPA濃度によるシリコン形状を評価している．シリコンエッチング断面が垂直な形状となった実験結果から，この加工条件による高アスペクト比TPSEの製作可能性を確認している．また，さらなる高アスペクト比を目的に，サイドエッチングを抑制し，エッチングレートの増加が可能と報告されているElectric bias-attenuated Metal-Assisted Chemical Etching（EMACE）についても検討を行い，その有効性を確認している．
(2)異なるマイクロピラー密度を持つ6種類の平面形ECFマイクロポンプを設計・製作している．MEMS技術を用いて製作するマイクロピラー密度の増加がECFマイクロポンプの性能を向上させることを確認している．平面電極上のマイクロピラー密度の最適化により，吐出圧力を約4倍に，吐出流量を約3倍に増加させることを確認している．マイクロピラーを持つ平面形ECFマイクロポンプでは，無流量状態での最大圧力は5.6 kPa，無負荷状態での最大流量は978 mm3/sであり，シンプルな設計と製作プロセスで形成できるマイクロピラーはECFポンプの性能向上に有効であることを明確にしている．
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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