2023 Fiscal Year Annual Research Report
マイクロ波・ミリ波帯高機能電磁環境対策材の実現を目指した金属粒子複合材料の研究
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20K05103
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| Research Institution | Tokyo University of Science, Yamaguchi |
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Principal Investigator |
笠置 映寛 山陽小野田市立山口東京理科大学, 共通教育センター, 教授 (10310947)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山本 真一郎 兵庫県立大学, 工学研究科, 准教授 (10514391)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 金属粒子 / 複合材料 / 金属パターン周期配列材 / 誘電率 / 透磁率 / 反射・透過特性 / 電磁環境対策材 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
金属磁性粒子複合材料の高周波透磁率の制御を目的に，アスペクト比mの異なる2種類の針状FeCoナノ粒子を含む複合材料の透磁率測定を行い，粒子の形状効果について検討した。mの大きい粒子の増加と共に透磁率における反磁界の影響が強くなること，mの異なる粒子の混合比を調整することで透磁率を制御できることがわかった。
金属粒子複合材と金属パターン周期配列材からなる電磁環境対策材の実現に向け，扁平状AgコートCu粒子，扁平状Cu粒子を含む複合材料のマイクロ波領域における反射・透過特性を，自由空間法による測定と伝送線路理論に基づく計算により検討した。いずれの複合材料でも，パーコレーション濃度以上の複合材料で負の誘電率が観測された。AgコートCu粒子複合材料の反射・透過係数の測定値について，パーコレーション濃度以上の複合材料は金属的な反射・透過特性を示し，伝送線路理論による計算結果とも一致した。Cu粒子複合材料の反射・透過係数については，測定値と計算値が乖離する傾向を示した（Cu粒子の酸化に起因すると考えられる）。また，計算による検討から，パーコレーション濃度未満のCu粒子複合材料で，複素誘電率の実部が負から正へと変化する周波数近傍でフィルタ特性が得られることがわかった。
メタルメッシュをAgコートCu粒子複合材料で挟んだ積層材の反射・透過特性について，伝送線路理論に基づく計算により検討した。複合材料の粒子濃度を制御することにより，パーコレーション濃度未満では吸収及びフィルタ効果が，パーコレーション濃度以上ではシールド効果が得られることがわかった。また，複合材料の厚み効果として，厚みの増加に伴い特性が低周波へシフトすること，メタルメッシュの格子間隔効果として，格子間隔が広がるのに伴い特性が高周波側へシフトすることがわかった。
本研究の成果は，高機能電磁環境対策材の実現に寄与するものと考える。
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