Temperature and pressure measurement during aerosol deposition process using a phosphor probe

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K15327
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 26050:Material processing and microstructure control-related
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: Matsubayashi Yasuhito 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 研究員 (20835938)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: エアロゾルデポジション / セラミック / コーティング / 絶縁 / フラクトエミッション

Outline of Final Research Achievements

The aerosol deposition (AD) method can be used for ceramic coating at room temperature, and various applications have been studied. Duiring AD processes, the microparticles collide with the substrate, which results in film formation, however, there are no examples of measuring the temperature and pressure at the time of impact, and it has not been clarified how these affect the properties of the film. In this study, it was clarified that the temperature is about room temperature by analyzing the luminescence emitted during the process. It was also found that the larger the pressure at the time of impact, the smaller the size of the crystals in the film, and thus the harder and more insulating the film becomes.

Free Research Field

セラミック

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

日本で発見され、実用化が進められてきたエアロゾルデポジション法は、装置自体は単純であるものの、製膜の条件だしのためのパラメータが多く、手探りで進められてきた経緯がある。製膜機構や製膜中の温度圧力環境などが明らかとなっていなかったからである。本研究ではその最初のステップとして製膜中の温度を測定し、製膜が室温で生じていることを明らかとした。微粒子を溶かして製膜する溶射などとは全く異なる振舞である。また、微粒子の衝突圧が大きいほど絶縁性の良い膜が得られることも明らかとなった。今後AD法の高度化に向けた重要な実験事実を明らかにすることができた。