表面微細クレバス構造上の特異拡張濡れによるReactive wettingの解明

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K05182
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 中本 将嗣 大阪大学, 低温センター, 助教 (80467539)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 濡れ速度 / 浸透 / 溶解反応 / 化合物形成

Outline of Annual Research Achievements

申請者らが見出したレーザ照射で形成される金属の表面微細構造上の特異拡張濡れを利用し、溶解・化合物形成を伴う反応濡れ(reactive wetting)を定量的に評価新手法の構築を目指した。
レーザで直線経路に形成させた表面微細構造上の特異拡張濡れ挙動を上部から直接観察、濡れの速度を測定する手法を考案し、濡れ速度の測定に成功した。液体金属Sn, In, Pb, BiのCu基板上での直線経路に形成させた表面微細構造上の特異拡張濡れの速度を各金属の融点以上で測定し、Sn,Inで濡れ速度が大きく、Pb, Biで濡れ速度が小さいことを明らかにした。また、液体金属とCuとの２元系状態図に基づいた考察により、Sn,In はCuと化合物を形成し、Pb, BiはCuと化合物を形成しないことから、化合物を形成する系では濡れ速度が大きく、化合物を形成しない系では濡れ速度が小さいことが示唆された。
以上により、本研究では溶解・化合物形成を伴う反応濡れを速度という指標で定量的に評価する手法の構築に成功した。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

(1)レーザで直線経路に形成させた表面微細構造上の特異拡張濡れ挙動を上部から直接観察、濡れの速度を測定する手法を考案し、濡れ速度の測定に成功するとともに、(2)液体金属Sn, In, Pb, BiのCu基板上での直線経路に形成させた表面微細構造上の特異拡張濡れの速度を各金属の融点以上で測定し、濡れ速度の違いを定量的に示し、溶解・化合物形成を伴う反応濡れを速度という指標で定量的に評価する手法の構築に成功している。

Strategy for Future Research Activity

今後は、温度を制御・変化させて濡れ速度の測定を行い、溶解・化合物形成を伴う反応濡れの速度への温度の影響を明らかにする。加えて、毛細管現象の速度式に基づく表面微細構造上の特異拡張濡れに対する速度式を新たに導出することを試みる。