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コールドスプレー法による高分子材料高速成膜技術の確立

研究課題

研究課題/領域番号 17J02142
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 機械材料・材料力学
研究機関東北大学

研究代表者

RAVI KESAVAN  東北大学, 工学研究科, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2017-04-26 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
2018年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2017年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
キーワードcold spray / polymer / fluoropolymers / high strain rate / UHMWPE / compression sintering / Mechanical testing / X Ray Tomography
研究実績の概要

Superhydrophobic PFA coatings were fabricated by a one-step, rapid, scalable, and solventless technique called cold-spray by in-situ supersonic impact deposition and consolidation. The research work was conducted by progressively understanding the coating behavior and later on characterizing the wetting behavior step by step as following:
1.Cold spray coating of fluoropolymer
Simple modifications of particle surface morphology by introducing nanoceramic interlayers and by laser texturing the substrate surfaces to increase the deposition efficiency upto 15%. The coating fabricated was a uniform coating thickness of 200 microns. Such coatings were possible to be fabricated at great processing speeds which, in this case, was achieved in only about 30 s - 1 min of spray deposition on a substrate surface of 0.1 m2. The coating-substrate interface shows the effective interlock formed by the laser textured asperities and the coating by the tight V-shaped and tear-shaped valleys.
2.Characterization of the wetting behavior
The coatings exhibited contact angle up to 160o, roll-off angle of 6o and excellent dynamic water repellency. The superhydrophobicity was seen to be as a result of double structured surface consisting of papillae like structured capped by a hydrophobic nanoceramic layers, high roughness of the coatings and the inherent low surface energy and hydrophobicity of PFA and FNA. The microstructure of the coated surface comprised of papilla shaped PFA capped with a layer of hydrophobic FNA forming a double structure (much like the case seen on a lotus leaf).

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 3件、 招待講演 1件)

  • [国際共同研究] INSA Lyon/CNRS/UDL Lyon(フランス)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] INSA Lyon/CNRS/UDL Lyon(France)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Understanding deposition mechanism in cold sprayed ultra high molecular weight polyethylene coatings on metals by isolated particle deposition method2018

    • 著者名/発表者名
      Kesavan Ravi, Tiana Deplancke, Kazuhiro Ogawa, Jean-Yves Cavaille, Olivier Lame
    • 雑誌名

      Additive Manufacturing

      巻: 21 ページ: 191-200

    • DOI

      10.1016/j.addma.2018.02.022

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] High Strain Rate Sensitivity of Ultra-High Molecular Weight Polyethylene and its Consequence on Cold-Spray Deposition Behavior2018

    • 著者名/発表者名
      Kesavan Ravi
    • 学会等名
      International Thermal Spray Conference (2018), Orlando, USA
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Polymer metal integration via cold-spray2018

    • 著者名/発表者名
      Kesavan Ravi
    • 学会等名
      Indo Japan Bilateral Symposium on Futuristic Materials and Manufacturing
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Inter-Particle Sintering of Ultra-High Molecular Weight Polyethylene (UHMWPE)-Fumed Nano-Alumina (FNA) Nanocomposites under Different Interfacial Loading2017

    • 著者名/発表者名
      Kesavan Ravi, Kazuhiro Ogawa, Olivier Lame, Jean-Yves Cavaille, Tiana Deplancke, Chrystelle Bernard
    • 学会等名
      14th International Conference on Flow Dynamics (ICFD), Sendai, Japan
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Experimental Analysis of Impact Behavior of Ultra-High Molecular Weight Polyethylene-Nano Ceramics Composite Particles by Isolated Particle Deposition Method2017

    • 著者名/発表者名
      Kesavan Ravi, Kazuhiro Ogawa, Olivier Lame, Jean-Yves Cavaille;
    • 学会等名
      International Thermal Spray Conference (ITSC) 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2017-05-25   更新日: 2024-03-26  

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