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ペースト状自己伝播発熱材料の創製と環境任意性の高い接合技術への応用

研究課題

研究課題/領域番号 16K06138
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 熱工学
研究機関神戸市立工業高等専門学校

研究代表者

三宅 修吾  神戸市立工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (60743953)

研究協力者 生津 資大  
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2018年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2017年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2016年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
キーワード自己伝播発熱反応 / 多層構造粉末材 / 高時間分解温度計測 / 熱量測定 / 動的結晶構造解析 / 重ね圧延 / 発熱量測定 / 多層構造粉末 / 高精度温度計測 / 多層金属粉末 / 構造・機能材料 / 金属物性 / 電気・電子材料 / 複合材料・物性 / 熱工学
研究成果の概要

電子部品の配線や金属構造物などの接合技術の省エネルギー化と,宇宙空間や海中などの特殊環境でも利用可能な接合技術の開発を目的として,新しい加熱源となる金属粉末材料の開発を行った.アルミニウム箔とニッケル箔を原料として,圧延による多層・薄層化と,粉砕による微粉末化により,電気スパークや誘導加熱を用いて0.1秒程度で1500℃以上の発熱反応を示す粉末の作製に成功した.反応過程の精密な分析の結果,この粉末の反応熱を製造条件によって制御する事が可能となった.さらにこの材料を用いて金属材料の接合実験を行い,アルミニウム箔や銅線などを溶接することにも成功した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究において開発した発熱粉末材料は,燃焼ではなく化学反応による発熱を示すことから,任意の環境で局所加熱できる事が可能であるだけでなく,不必要なエネルギーを使わずに且つ熱ダメージを最小限にできる有効な技術となりうる可能性を示している.加えてmsecオーダーの極短時間における発熱特性や結晶構造変化を捉える評価技術は,実際の化学反応現象を理解する上で必要不可欠な技術であり,本材料以外にも発展的な利用が期待できる.

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (29件)

すべて 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 4件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (23件) (うち国際学会 7件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] 放射光X線回折を用いたAl/Ni多層粉末材料の発熱反応中における結晶構造解析2019

    • 著者名/発表者名
      山本 梨乃、三宅 修吾、金築 俊介、生津 資大、後藤 大輝、訓谷 保広、小金澤 智之
    • 雑誌名

      実験力学

      巻: 19 号: 1 ページ: 30-37

    • DOI

      10.11395/jjsem.19.30

    • NAID

      130007637001

    • ISSN
      1346-4930, 1884-4219
    • 年月日
      2019-04-22
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 微量粉末材料の自己伝播発熱反応時における高感度熱量計測技術の開発2019

    • 著者名/発表者名
      三宅 修吾、永井 明里、山田 海斗
    • 雑誌名

      実験力学

      巻: 19 号: 1 ページ: 19-23

    • DOI

      10.11395/jjsem.19.19

    • NAID

      130007636995

    • ISSN
      1346-4930, 1884-4219
    • 年月日
      2019-04-22
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Effect of Free-standing Al/Ni Exothermic Film on Thermal Resistance of Reactively Bonded Solder Joint2019

    • 著者名/発表者名
      Kanetsuki Shunsuke、Miyake Shugo、Namazu Takahiro
    • 雑誌名

      Sensors and Materials

      巻: 31 号: 3 ページ: 729

    • DOI

      10.18494/SAM.2019.2076

    • ISSN
      0914-4935, 2435-0869
    • 年月日
      2019-03-08
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Instantaneous Solder Joining Technique Using Exothermic Reaction of Al/Ni Multilayer Powder2019

    • 著者名/発表者名
      Taisei IZUMI, Nagamasa KAMETANI, Shugo MIYAKE , Shunsuke KANETSUKI and Takahiro NAMAZU
    • 雑誌名

      Advanced Experimental Mechanics

      巻: 印刷中

    • NAID

      130007755239

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Temperature behavior of exothermic reaction of Al/Ni multilayer powder materials based on cold-rolling and pulverizing method2017

    • 著者名/発表者名
      N. Kametani, T. Izumi, S. Miyake, S. Kanetsuki, and T. Namazu
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 印刷中

    • NAID

      210000147932

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Time-resolved X-ray diffraction study of formation of intermetallic compounds in Al/Ni multilayer materials2018

    • 著者名/発表者名
      Rino Yamamoto, Taisei Izumi, Sho Nagata, Ryota Wakatsuki, Kai Uozaki, Shugo Miyake, Takahiro Namazu, Shunsuke Kanetsuki, Daiki Goto, Yasuhiro Kuntani, Takumi Nomura, and Tomoyuki Koganezawa
    • 学会等名
      13th International Symposium on Advanced Science and Technology in Experimental Mechanics
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Characterization of exothermic reaction of cold-rolled Al/Ni multilayer materials by isothermal calorimetry2018

    • 著者名/発表者名
      Akari Nagai, Rino Yamamoto, and Shugo Miyake
    • 学会等名
      13th International Symposium on Advanced Science and Technology in Experimental Mechanics
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 圧延率をパラメータとして制御した Al/Ni 多層構造と発熱特性の関係2018

    • 著者名/発表者名
      山本梨乃,三宅修吾,金築俊介,生津資大
    • 学会等名
      日本機械学会研究発表講演会2018年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 高時分割X線回折法を用いた自己伝播発熱反応の動的結晶構造変化の計測技術2018

    • 著者名/発表者名
      三宅修吾,和泉大晟,永田將,山本梨乃,若槻涼太,魚崎海,生津資大,金築俊介,後藤大輝,訓谷保広,野村拓未,小金澤智之
    • 学会等名
      日本実験力学会2018年度年次講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Al/Ni多層粉末材料における圧延率が化合物形成と発熱特性に及ぼす影響2018

    • 著者名/発表者名
      山本梨乃,三宅修吾,金築俊介,生津貴大
    • 学会等名
      日本金属学会2018年春期講演大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Al/Ni 系材料の瞬間発熱反応を熱源に用いたはんだ接合技術の研究2018

    • 著者名/発表者名
      和泉大晟, 永田將,三宅修吾, 金築俊介, 生津資大
    • 学会等名
      第24回「エレクトロニクスにおけるマイクロ接合・実装技術」シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 放射測温を用いた金属箔接合部の熱拡散率分布評価2017

    • 著者名/発表者名
      永田將,亀谷長諒,和泉大晟,山田海斗,三宅修吾,加藤岳雄,関根誠
    • 学会等名
      第31回エレクトロニクス実装学会春季講演大会
    • 発表場所
      慶應義塾大学
    • 年月日
      2017-03-08
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Al/Ni多層粉末材の発熱反応を用いたバルク金属接合技術の開発2017

    • 著者名/発表者名
      和泉大晟, 亀谷長諒,山田海斗,永田將,三宅修吾,金築俊介,生津資大
    • 学会等名
      第23回「エレクトロニクスにおけるマイクロ接合・実装技術」シンポジウム
    • 発表場所
      パシフィコ横浜
    • 年月日
      2017-01-31
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Novel Joining Technique for Aluminum Foils by Using Al/Ni Exothermic Materials as Saving Heat Source2017

    • 著者名/発表者名
      Taisei Izumi, Nagamasa Kametani, Shugo Miyake, Shunsuke Kanetsuki, and Takahiro Namazu
    • 学会等名
      The 30th International Microprocesses and Nanotechnology Conference (Jeju, Korea)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effects of Al/Ni Ratio on Exothermic Heat of Cold-Rolled Al/Ni Multilayer Materials2017

    • 著者名/発表者名
      Kai UOZAKI, Rino YAMAMOTO, Taisei IZUMI and Shugo MIYAKE,
    • 学会等名
      12th International Symposium on Advanced Science and Technology in Experimental Mechanics (ISEM2017-Kanazawa)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 発熱ペレットの発熱特性に関する研究2017

    • 著者名/発表者名
      若槻 涼太, 和泉 大晟, 三宅 修吾
    • 学会等名
      第8回マイクロ・ナノ工学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 低融点金属を複合した機能性発熱材料の発熱挙動に関する研究2017

    • 著者名/発表者名
      和泉 大晟, 若槻 涼太, 三宅 修吾, 金築 俊介, 生津 資大
    • 学会等名
      第8回マイクロ・ナノ工学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 圧延粉砕法で作製したAl/Ni多層材の発熱特性に関する研究2017

    • 著者名/発表者名
      三宅修吾,山田海斗,和泉大晟,金築俊介,生津資大
    • 学会等名
      日本金属学会2017年秋期講演大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Ni-Al系瞬間発熱反応を用いた新規熱源における接合技術の研究2017

    • 著者名/発表者名
      和泉大晟,亀谷長諒,三宅修吾,吉川卓郎,金築俊介,生津資大
    • 学会等名
      日本金属学会2017年秋期講演大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 発熱粉末を用いて局所加熱したアルミ箔接合部の諸特性2017

    • 著者名/発表者名
      三宅 修吾,和泉大晟,永田將,金築俊介,生津資大
    • 学会等名
      日本機械学会研究発表講演会2017年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Al/Ni 瞬間ハンダ接合における発熱反応の自己 伝播性に及ぼす膜厚の影響2017

    • 著者名/発表者名
      神谷亮太,金築俊介,桒原晃一,三宅修吾,生津 資大
    • 学会等名
      日本機械学会研究発表講演会2017年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 瞬間はんだ接合部に及ぼすAlNi多層薄膜の自立化の効果2017

    • 著者名/発表者名
      金築俊介,神谷亮太,桒原晃一,訓谷保広,後藤大輝,野村拓未,三宅修吾,生津 資大
    • 学会等名
      日本機械学会研究発表講演会2017年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 瞬間発熱反応用非接触温度計測技術の開発2017

    • 著者名/発表者名
      三宅修吾,和泉大晟
    • 学会等名
      日本実験力学会2017年度年次講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Dependency of Microstructure on Exothermic Characteristics for Al/Ni Multilayer Materials Based on Cold-rolled Method2016

    • 著者名/発表者名
      T.Izumi, N.Kametani,S.Miyake,S.Kanetsuki, T.Namazu
    • 学会等名
      29th International Microprocesses and Nanotechnology Conference
    • 発表場所
      クラウンプラザ京都
    • 年月日
      2016-11-10
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 圧延法で作製したAl/Ni多層材の発熱特性と接合技術への可能性検討2016

    • 著者名/発表者名
      三宅修吾,金築俊介,生津資大
    • 学会等名
      日本機械学会2016年度年次大会
    • 発表場所
      九州大学
    • 年月日
      2016-09-12
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Study on exothermic reaction in cold-rolled Al/Ni multilayer2016

    • 著者名/発表者名
      T.Izumi, N.Kametani,S.Miyake,T.Namazu
    • 学会等名
      The 11th International Symposium on Advanced Science and Technology in Experimental Mechanics
    • 発表場所
      近畿大学
    • 年月日
      2016-09-03
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of Direct Reaction Calorimeter for Exothermic Materials2016

    • 著者名/発表者名
      K.Yamada, S.Nagata, S.Miyake, T.Namazu
    • 学会等名
      The 11th International Symposium on Advanced Science and Technology in Experimental Mechanics
    • 発表場所
      近畿大学
    • 年月日
      2016-09-03
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Al/Ni多層材の反応性と発熱特性に関する研究2016

    • 著者名/発表者名
      三宅修吾,和泉大晟,亀谷長諒,永田將,山田海斗
    • 学会等名
      日本実験力学会2016年度年次講演会
    • 発表場所
      近畿大学
    • 年月日
      2016-09-03
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [図書] 伝熱工学の基礎と熱物性測定・熱対策事例2019

    • 著者名/発表者名
      三宅修吾他
    • 総ページ数
      6
    • 出版者
      株式会社R&D支援センター
    • ISBN
      9784905507314
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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