2013 Fiscal Year Research-status Report
グラフェン閉殻構造ナノ粒子の超精密ポリシング機能に関する基礎研究
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25420047
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Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
平田 敦 東京工業大学, 理工学研究科, 准教授 (50242277)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | ポリシング / カーボンオニオン / グラフェン / ナノ粒子 |
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| Research Abstract |
グラフェン閉殻構造ナノ粒子の超精密ポリシング作用を検証することを目的に以下の実験，観察等を行った．グラフェン閉殻構造ナノ粒子としてカーボンオニオンを選択し，カーボンブラックを不活性雰囲気下で加熱してカーボンオニオンを生成した．そして，カーボンオニオンのほか，結晶構造の異なるカーボンナノ粒子であるナノダイヤモンドおよびカーボンブラックをそれぞれ純粋中に超音波加振により分散させた三種類のスラリーを作製した．単結晶SiCと合成石英ガラスを対象材料とし，不織布パッドにスラリーを滴下して申請者所有の自公転平行平板型超精密研磨盤によりポリシング実験を行い，工作物表面の除去性能を評価した．その結果，以下のことが分かった．
(1)単結晶SiCに対してナノダイヤモンドは到達表面あらさ，表面除去速度ともに優れたポリシング性能を示したが，凝集体による微小なスクラッチが生成された．このスクラッチ痕はカーボンオニオンによって除去できることが確認され，カーボンオニオン粒子が超精密ポリシング作用を有するとともに，単結晶SiCに匹敵する機械的強度を有することが示唆された．一方，カーボンブラックは工作物表面に強固に付着し，洗浄による除去が困難であった．
(2)合成石英ガラスに対しても，微小領域ではどのスラリーでも同程度の平滑面を生成したが，ナノダイヤモンドでは他の砥粒では確認されないスクラッチが多数発生した．一方，カーボンブラックやカーボンオニオンではスクラッチの発生が抑えられたが，表面除去速度の小さいことが課題となった．
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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25年度は，グラフェン閉殻構造ナノ粒子の基礎的な超精密ポリシング作用を実験的に明らかにすることを主な研究計画とし，ほぼ予定通りに遂行している．プローブ顕微鏡によるナノ粒子の機械的特性および挙動の評価については装置の準備を終えている．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後も当初の計画通りに研究を進める．
平成２６年度には，超音波加振によりグラフェン閉殻構造ナノ粒子を微細運動させるポリシング装置を設計・製作する．ポリシング時のグラフェン閉殻構造ナノ粒子のスラリー中での分散および被加工材料表面除去作用の促進を目的とする．超音波発信器および振動子は申請経費により購入する．
平成２７年度には，ポリシング面の特性の詳細な検討をするため，幾何学的形状，加工変質層，結晶性，化学的構造，電気的特性などについて，原子間力顕微鏡による幾何学的形状観察のほか，加工変質層や結晶性の物理的構造，化学的構造，電気的特性の変化を電子線回折法や透過型電子顕微鏡法，光てこ方式プローブ型顕微鏡によって調べる．さらに，以上の結果から，閉殻構造カーボンナノ粒子の超精密ポリシングのメカニズムについて検討する．
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