2010 Fiscal Year Annual Research Report
マイクロ・ナノ熱流体複合センシングと界面制御デバイスの開発
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21226006
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
菱田 公一 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (40156592)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐藤 洋平 慶應義塾大学, 理工学部, 准教授 (00344127)
堀田 篤 慶應義塾大学, 理工学部, 准教授 (30407142)
三木 則尚 慶應義塾大学, 理工学部, 講師 (70383982)
柿沼 康弘 慶應義塾大学, 理工学部, 講師 (70407146)
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| Keywords | 熱流体センシング / 熱流動制御 / ポリマー / MEMS・NEMS / ナノ・マイクロ切削加工 / 気体選択的透過デバイス / マイクロPIV/LIF / マイクロコンタクトプリント |
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| Research Abstract |
マイクロ・ナノ基盤要素技術のシステム統合化を目指して、マイクロ・ナノ熱流体複合センシング技術および熱流動界面制御デバイスの開発研究を行う。MEMS・NEMS技術に新たにマイクロ・ナノ切削加工技術を融合し、液体・固体、液体・液体、気体・液体、そして気体・固体界面をチャネル内に形成させ、レーザ光励起による蛍光複合センシング技術を用いて異相界面における熱移動現象の解明を行う。デバイス材料としてPDMSを採用し、PDMS液体窒素下微細切削加工法を確立し,現象解析に基づいた高精度化に関する検討を行った。ガラス状態のPDMSは脆性を示すため、切り込み量の変化に応じて延性から脆性モードに遷移するが、その間に液体窒素下加工特有のむしれモードが存在することが確認された。このむしれモードになる以前の切り込み量を設定することで、良好な加工面が得られることが明らか取った。次にガス選択性、特にCO2透過性を有するポリマー材料とその構造に関する実験を行い、CO2高透過性のシリコーンポリマーに各種表面処理を施すことによりSiOx処理がガスの選択性を向上させることが判った。また微細構造化による透過性向上を目的としたシリコーンファイバーの作製条件を最適化し、微細ファイバー化に成功した。更にマイクロコンタクトプリント装置に、コンタクト時の荷重が計測できるシステムを導入し、より詳細なプロセス制御を可能とし、表面修飾プロセスの最適化を行った。また、TEOS(正珪酸四エチル)のエレクトロスピニングによるガラスナノビーズ作製プロセスを開発し、TEOS溶液の粘度、エレクトロスピニングにおける電圧、押し出し速度の最適化を行った。開発したデバイス内の液体・液体界面熱流動現象解明に向けたエバネッセント波に基づくナノPIV/LIF法を開発し、電気二重層と同様なイオン層が形成されていることが明らかとなった。
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