2012 Fiscal Year Research-status Report
ナノファイバインプリント樹脂型粉末射出成形による高アスペクトマイクロ構造体の創製
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23560107
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| Research Institution | Kinki University |
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Principal Investigator |
西籔 和明 近畿大学, 理工学部, 准教授 (30208235)
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| Keywords | 粉末成形 / ナノ粉末 / ナノファイバ / マイクロ構造体 / 転写性 / コンタクト印刷 / ナノインプリント / 犠牲樹脂型 |
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| Research Abstract |
マイクロ金属粉末射出成形（μ-MIM）の高精度･高集積化を阻んでいる製造上の課題を克服するため，ナノインプリント犠牲樹脂型インサート金属粉末射出成形（NIL/μ- SPiMIM）法を世界に先駆けて開発してきた．本研究は，この犠牲樹脂型の製造に用いたナノインプリント法の製造限界（幅5μm，高さ10μm，アスペクト比=2）を超える可能性のある新しい犠牲樹脂型製造法として，エレクトロスピニング（ES）ナノファイバによるインプリント（NFI）樹脂型の製造法を提案し，このNFI樹脂型へのナノ粒子の充填挙動を明らかにし，脱脂･焼結を経て幅数ミクロンで高アスペクト比のマイクロ構造体を得ることにより，MEMSデバイスの設計･製造法への応用可能性を調査することを最終目標とする．
幅1μm，高さ10μm以上，アスペクト比=10以上のラインアンドスペースパターンのマイクロ構造体の創製という高い目標設定に対して，平成24年度は前年度に得られた最適な紡糸条件でSi型に直接ESナノファイバを塗布し，さらに紡糸溶液を被覆することにより補強し，溶媒抽出後に加熱したところ，最小幅1μm，高さ10μmの高アスペクト比の微細構造（ラインアンドスペース，円柱，円孔）を有するNFI樹脂型の作製に成功した．それらの微細構造の転写性は極めて良好であったが，直径1μmの円柱のみ強度不足のため倒壊することが分かった．次に，サブミクロン級のニッケル粉末と水溶性バインダのポリエチレングリコールを混練したペーストの粘度を測定し，コンタクト印刷に適した配合割合を決定した．このペーストをNFI樹脂型に印刷により充填し，溶媒脱脂後に健全な脱脂体を得た．しかし，焼結体では微細構造が不均一であり十分な転写性が得られていないことが判明した．今後はペーストに使用するバインダを多成分系で調製し，金属粉末割合を上げて保形性を高める必要がある．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
平成23年度の研究実施状況報告書の今後の研究の推進方策に記載した項目について，その達成度を自己評価した結果以下のように，おおむね順調に進展している．①エレクトロスピニング（ES）ナノファイバシートをSi型に直接塗布し加熱後に幅1μm，高さ10μm（アスペクト比＝10）の高アスペクト比のナノファイバインプリント（NFI）樹脂型の作製に成功した（達成度：100%）．②NFI犠牲樹脂型へナノNi粉末ペーストを印刷により充填されるかを検討した結果，脱脂体では概ね良好に形状転写された（達成度：80%）．③脱脂体を焼結した結果，微細構造の形状が不均一であり，さらなるバインダの材質や配合割合を検討する必要があることが分かった(達成度：60%)．④成果の進捗状況を国内外の学協会で発表した(達成度：70%)．
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの2年間に得られた研究成果により，平成24年度以降の交付申請書の研究内容を一部修正して，平成25年度の研究を推進する．①平成24年度に成功した，ESナノファイバをSi型へ直接塗布し，紡糸溶液を塗布した後で加熱しNFI犠牲樹脂型を作製する新規の製造法について，その微細構造形成メカニズムをより詳細に調査する．②平成23年度に実施したナノ粉末を用いた射出成形法，および平成24年度に実施したコンタクト印刷法のそれぞれの有用性を明らかにし，新たなナノ粉末成形法を見出す．③脱脂・焼結後に微細構造が良好に形状保持可能な多成分系のバインダを調製し，ナノ粉末ペーストに求められる材料条件を明らかにする．④Niナノ粒子以外に，酸化物のナノ粒子についても同様の検討を行う．⑤成果の進捗状況を国内外の学協会で発表する．
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
該当なし
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Research Products
(7 results)
