2019 Fiscal Year Annual Research Report
Development of novel sintering process by powder assembly technique
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18H01706
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| Research Institution | Toyohashi University of Technology |
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Principal Investigator |
武藤 浩行 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20293756)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
河村 剛 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (10548192)
佐藤 和好 群馬大学, 大学院理工学府, 准教授 (40437299)
林 大和 東北大学, 工学研究科, 准教授 (60396455)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | セラミックス / 複合粒子 / 複合顆粒 / レーザ焼結 / マイクロ波焼結 / ３Dプリンタ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
セラミックスの新規な焼結法として、マイクロ波、レーザー光などの電磁波を利用した「内部加熱」による次世代モノづくり手法を確立することを目的とした原料粉末の集積化、焼結実験を実施した。申請者らが開発したナノ物質集積技術（静電吸着複合法）を基軸として、各種の複合粒子、複合顆粒を作製するための手法を検討した。電磁波に不感なセラミック粒子に電磁波（マイクロ波、レーザ光）吸収特性に優れたナノ粒子を均一に吸着、または分散させた複合粒子、複合顆粒の開発に成功した。アルミナを母材とし、吸収材としてナノサイズのセルロースナノファイバー、炭化ケイ素を用いた複合粒子に対してレーザ直接造形を行った。レーザ照射条件（物理的条件）意外にも、粉末設計（吸収材の吸着量や配置）によっても、造型形態を制御（溶融による造形、焼結による造形を制御することができる）できることを明らかにした。さらに発展させ、複合顆粒を用いた複合材料の造形に関しても検討を行った。本研究で提案する手法を用いれば、真球状の顆粒を作製することができるが、期間中はアルミナージルコニア系複合顆粒を作製した。二種類のナノサイズのセラミックス粒子が均一に分布し、かつ、それぞれの組成比が任意に制御された複合顆粒の作製手法を確立することができた。得られた複合顆粒は真球状、かつ単分散性が高いことから流動性、充填性に優れており、３Dプリンタで多用される粉末床焼結法に有用であることが示された。焼結実験の結果、複合構造（粒子分散型複合材料）を有する造形に成功した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
申請書で提案した複合粒子以外にも、粉末デザインの多彩化が見込まれる複合顆粒を取り入れたより高い自由度を有する粉末設計にも精力的に取り組むことができたことから、当初計画以上に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
粒子設計と作製に関しては概ね技術が確立しつつあるが、焼結実験における電磁波としてレーザ光を中心とした検討を実施してきた。最終年度には、これにより得られた知見をさらに発展させマイクロ波による焼結へも展開していく計画である。
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