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固気混相超音速ガス流を制御した超音速フリージェットPVDの開発

研究課題

研究課題/領域番号 17560639
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 材料加工・処理
研究機関工学院大学

研究代表者

廣木 富士男  工学院大学, 工学部, 教授 (50119046)

研究分担者 湯本 敦史  工学院大学, 工学部, 講師 (20383987)
丹羽 直毅  工学院大学, 工学部, 教授 (30011208)
塩田 一路  工学院大学, 工学部, 教授 (90255612)
研究期間 (年度) 2005 – 2006
研究課題ステータス 完了 (2006年度)
配分額 *注記
3,300千円 (直接経費: 3,300千円)
2006年度: 1,600千円 (直接経費: 1,600千円)
2005年度: 1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
キーワード同軸対向噴流 / 自励振動 / フルイディクデバイス / 超音速 / ナノ粒子 / 混合器 / コーティング
研究概要

超音速フリージェットPVDは,不活性ガス雰囲気中で皮膜となる原料を蒸発させることにより生成させたナノサイズの粒子(ナノ粒子)を超音速(3.6km/s以上)のガスの流れにより搬送,基板上に堆積,成膜させる新しい成膜原理によるコーティング技術である.本法の成膜において最も重要なキーテクノロジは,生成直後の高い表面エネルギを保ちつつ,ナノ粒子を基板に積層させることである.しかし,皮膜組成の制御性の観点から,異種ナノ粒子の精密な混合は本法にとって必要不可欠な技術である.本研究は,超音速ガス流により基板まで搬送される異種ナノ粒子を凝集・肥大化させることなく,活性な状態のままのナノ粒子を基板に積層・成膜させることを研究目的としている.
そこで,研究代表者らが先に特許出願(廣木,湯本ら,流体混合装置,特願2004-173484)した同軸対向噴流による自励振動現象を用いたミキサーを,超音速フリージェットPVD用に新たに設計開発し,本装置に組み入れ成膜を試みた.開発したミキサ0は,機械的可動部を必要とせず,流体要素のみでナノ粒子を含む二つの固気混相噴流を精密に混合させることが可能なフルイディクデバイスである.
本研究では,本ミキサーにおいて発振現象を得る条件(ミキサー形状,噴流の流速,圧力,流量など)を熱流体解析ソフトにより解析した.その結果,二つの噴流をミキサーに導入する導入口のアスペクト比および二つの噴流の流速・圧力が最適な発振現象を得るための条件であることを明らかとし,解析結果を基に製作したミキサーを組み込み成膜させた皮膜において,ナノ粒子を凝集させることなく異種ナノ粒子が精密に混合させた皮膜の成膜に成功した(数3〜20nm程度の粒子が混合した欠陥の無い高密度皮膜の形成を達成).

報告書

(3件)
  • 2006 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2005 実績報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2007 2005

すべて 雑誌論文 (11件) 産業財産権 (2件)

  • [雑誌論文] 超音速フリージェットPVDによる金属膜の形成と密着性評価2007

    • 著者名/発表者名
      湯本, 廣木, 塩田, 丹羽
    • 雑誌名

      溶射技術 26巻・2号

      ページ: 44-50

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書 2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Formation and adhesive strength of Metal Coatings by Supersonic Free-Jet PVD (in Japanese)2007

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Yumoto, Fujio Hiroki, Ichiro Shiota, Naotake Niwa
    • 雑誌名

      Thermal Spraying Technique 26-2

      ページ: 44-50

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 超音速フリージェットPVDによる傾斜組成皮膜の形成2005

    • 著者名/発表者名
      湯本, 山本, 廣木, 塩田, 丹羽
    • 雑誌名

      傾斜機能材料論文集

      ページ: 115-120

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要 2005 実績報告書
  • [雑誌論文] 循環流型ターゲット発信器の噴流挙動に基づく設計指針2005

    • 著者名/発表者名
      廣木, 湯本, 太田, 田中, 山本
    • 雑誌名

      設計工学 40巻3号

      ページ: 41-47

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要 2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Mixing Chamber Utilizing Oscillation Phenomena of Coaxial Impinging Jet2005

    • 著者名/発表者名
      H.Takasashi, F.Hiroki, A.Yumoto, K.Yamamoto
    • 雑誌名

      Fluid Control, Measurement and Visualization (CD-ROM)

      ページ: 6-1

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要 2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Development of Micro Fluidic Device2005

    • 著者名/発表者名
      T.Tanaka, F.Hiroki, A.Yumoto, K, Yamamoto
    • 雑誌名

      Fluid Control,. Measurement and Visualization (CD-ROM)

      ページ: 11-1

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Formation of Graded Coatings by Supersonic Free-Jet PVD (in Japanese)2005

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Yumoto, Fujio Hiroki, Ichiro Shiota, Naotake Niwa
    • 雑誌名

      FGM 2005

      ページ: 115-120

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Design Guideline based on Jet Behavior of Recirculation Flow Type Fluidic Oscillator with Target (in Japanese)2005

    • 著者名/発表者名
      Fujio Hiroki, Atsushi Yumoto, Kazuto Oota, Takahiro Tanaka, Keijiro Yamamoto
    • 雑誌名

      Journal of Japan Society for Design Engineering 40-3

      ページ: 41-47

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Mixing Chamber Utilizing Oscillation Phenomena of Coaxial Impinging Jet2005

    • 著者名/発表者名
      H.Takasashi, F.Hiroki, A.Yumoto, K.Yamamoto
    • 雑誌名

      6-1(CD-ROM)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Development of Micro Fluidic Device2005

    • 著者名/発表者名
      T.Tanaka, F.Hiroki, A.Yumoto, K.Yamamoto
    • 雑誌名

      11-1(CD-ROM)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文]2005

    • 著者名/発表者名
      T.Tanaka, F.Hiroki, A.Yumoto, K.Yamamoto
    • 雑誌名

      Fluid Control, Measurement and Visualization (CD-ROM)

      ページ: 11-1

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [産業財産権] 粒子分散膜製造法2007

    • 発明者名
      湯本, 丹羽, 廣木, 山本
    • 権利者名
      タマテイーエルオー
    • 産業財産権番号
      2007-031144
    • 出願年月日
      2007-02-09
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書 2006 研究成果報告書概要
  • [産業財産権] 燐酸カルシウム粒子分散チタン膜2007

    • 発明者名
      湯本, 小宮山, 丹羽, 廣木, 山本
    • 権利者名
      タマテイーエルオー
    • 産業財産権番号
      2007-031145
    • 出願年月日
      2007-02-09
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書 2006 研究成果報告書概要

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公開日: 2005-04-01   更新日: 2016-04-21  

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