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新規な光・熱応答性濃厚スラリーの開発と機能性複雑形状セラミックスの高精細造形

研究課題

研究課題/領域番号 18H01704
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分26020:無機材料および物性関連
研究機関横浜国立大学

研究代表者

飯島 志行  横浜国立大学, 大学院環境情報研究院, 准教授 (70513745)

研究分担者 丸尾 昭二  横浜国立大学, 大学院工学研究院, 教授 (00314047)
多々見 純一  横浜国立大学, 大学院環境情報研究院, 教授 (30303085)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
16,900千円 (直接経費: 13,000千円、間接経費: 3,900千円)
2020年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2019年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2018年度: 11,700千円 (直接経費: 9,000千円、間接経費: 2,700千円)
キーワードセラミックス / 刺激応答性スラリー / その場固化 / 高精細造形 / 三次元造形 / スラリー / 表面設計 / 分散制御
研究成果の概要

加温や位置選択的な光照射などの外部刺激によって固化させることができる、セラミックスの原料微粒子が溶剤中に高濃度に懸濁した分散液を設計した。特に、微粒子の表面構造を化学的に設計し、ごく微量の有機添加材で粒子間を架橋することができる新しい固化機構を提案した。設計した分散液の固化挙動の制御因子を明らかにしたうえ、この分散液を活用することで各種材質のセラミックス材料に複雑な形状を付与できることや、セラミックス材料に不可欠な焼成工程を従来法と比較して短縮できることを実証した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

光や熱刺激で固化する分散液の設計を従来手法と比較して圧倒的に少ない有機添加材量で実現できた点、この分散液の固化性を活用して様々なセラミックス材料の複雑形状体が造形でき、セラミックス材料の焼成時間を格段に短縮する手法を構築した点に高い学術的意義がある。これらの成果は、我々の生活や未来社会を支える構造材料、光学材料、センサー材料などを構成する、特異な形状を有するセラミックス材料の効率的な製造技術として社会に貢献するものである。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (26件)

すべて 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (19件) (うち国際学会 6件、 招待講演 3件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] 3D structuring of dense alumina ceramics using fiber-based stereolithography with interparticle photo-cross-linkable slurry2021

    • 著者名/発表者名
      Seitaro Morita, Motoyuki Iijima, Yuanyi Chen, Taichi Furukawa, Junichi Tatami, Shoji Maruo
    • 雑誌名

      Advanced Powder Technology

      巻: 32 号: 1 ページ: 72-79

    • DOI

      10.1016/j.apt.2020.11.016

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nonaqueous gel casting using multicomponent concentrated slurries through Michael additive reaction for fabricating silicon nitride dense ceramics2021

    • 著者名/発表者名
      Motoyuki Iijima, Kenta Hasegawa, Junichi Tatami
    • 雑誌名

      Advanced Powder Technology

      巻: 32 号: 2 ページ: 472-479

    • DOI

      10.1016/j.apt.2020.12.028

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 多機能性修飾剤による濃厚系スラリーの分散制御とセラミックスプロセッシング2021

    • 著者名/発表者名
      飯島志行、多々見純一
    • 雑誌名

      Journal of the Society of Inorganic Materials, Japan

      巻: 28 ページ: 40-44

    • NAID

      40022456391

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] Rapid three-dimensional structuring of transparent SiO2 glass using interparticle photo-cross-linkable suspensions2020

    • 著者名/発表者名
      Ryoya Arita, Motoyuki Iijima, Yoko Fujishiro, Seitaro Morita, Taichi Furukawa, Junichi Tatami, Shoji Maruo
    • 雑誌名

      Communications Materials

      巻: 1 号: 1

    • DOI

      10.1038/s43246-020-0029-y

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Hetero-assembly of colloidal particles in concentrated non-aqueous suspensions by polymer dispersant design2020

    • 著者名/発表者名
      Seitaro Morita, Motoyuki Iijima, Junichi Tatami
    • 雑誌名

      Adv. Powder Technol.

      巻: 31 号: 2 ページ: 746-754

    • DOI

      10.1016/j.apt.2019.11.029

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Design of Interparticle Photo-cross-linkable Alumina Slurries and Application to Fiber-based Stereolithography2021

    • 著者名/発表者名
      Motoyuki Iijima, Seitao Morita, Yuanyi Chen, Taichi Furukawa, Junichi Tatami, Shoji Maruo
    • 学会等名
      45th International Conference and Expo on Advanced Ceramics and Composites
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] SiO2ナノ粒子を用いた粒子間光架橋スラリーの設計とナノインプリント成形2021

    • 著者名/発表者名
      西山健互、飯島志行、多々見純一
    • 学会等名
      日本セラミックス協会2021年年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] ヘテロ集積した高濃度スラリーの流動特性に及ぼす粒子径の影響2021

    • 著者名/発表者名
      角田聖那、飯島志行、多々見純一
    • 学会等名
      日本セラミックス協会2021年年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 光架橋性濃厚スラリーの分散状態がシリカガラスの光造形に及ぼす影響2020

    • 著者名/発表者名
      飯島志行、有田凌也、藤城陽子、古川太一、多々見純一、丸尾昭二
    • 学会等名
      粉体工学会2020年度春期研究発表会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 光硬化性ピッカリングエマルションの設計と複雑形状多孔質シリカ焼結体の作製2020

    • 著者名/発表者名
      山野井慶彦、飯島志行、多々見純一
    • 学会等名
      粉体工学会2020年度春期研究発表会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 粒子間光架橋性スラリーと光ファイバーを用いたアルミナセラミックスの三次元造形2020

    • 著者名/発表者名
      飯島志行、森田聖太郎、陳元依、野田洋平、古川太一、多々見純一、丸尾昭二
    • 学会等名
      日本セラミックス協会第33回秋季シンポジウム
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 粒子間二元架橋反応により光硬化するスラリーを用いた高強度セラミックス成形体の成形2020

    • 著者名/発表者名
      佐藤諒太、飯島志行、多々見純一
    • 学会等名
      日本セラミックス協会第33回秋季シンポジウム
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 光硬化性ピッカリングエマルションの作製条件が多孔質成形体の微構造に及ぼす影響2020

    • 著者名/発表者名
      山野井慶彦、飯島志行、多々見純一
    • 学会等名
      粉体工学会2020年度秋期研究発表会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 光硬化性スラリーの粒子間架橋構造制御に基づく成形体の強度向上2020

    • 著者名/発表者名
      佐藤 諒太、飯島 志行、多々見 純一
    • 学会等名
      日本セラミックス協会2020年年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 光硬化性濃厚SiO2スラリーを用いた多孔質セラミックス成形体の設計2020

    • 著者名/発表者名
      山野井 義彦、飯島 志行、多々見 純一
    • 学会等名
      日本セラミックス協会2020年年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Design of functionalized polyethyleneimine as versatile surface modifier for processing nanoparticles in nonaqueous solvents2019

    • 著者名/発表者名
      Motoyuki Iijima, Momoko Kataoka, Junichi Tatami
    • 学会等名
      The 18th Asian Pacific Confederation of Chemical Engineering Congress
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Polyethyleneimine based multifunctional dispersants: toward versatile approach to control the stability of non-aqueous dispersions2019

    • 著者名/発表者名
      Motoyuki Iijima, Seitaro Morita, Ryoya Arita, Junichi Tatami
    • 学会等名
      OKINAWA COLLOIDS 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Novel photoresponsive slurry system designed by tailor-made functional dispersants for complex shaped and rapid dewaxable green compacts2019

    • 著者名/発表者名
      Motoyuki Iijima, Ryoya Arita, Yoko Fujishiro, Shoji Maruo, Junichi Tatami
    • 学会等名
      XVI Conference and Exhibition of the European Ceramic Society
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Processing transparent silica glass with complicated shapes by photo-responsive slurries designed using multifunctional polymer dispersants2019

    • 著者名/発表者名
      Motoyuki Iijima, Ryoya Arita, Seitaro Morita, Junichi Tatami
    • 学会等名
      EUROMAT2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Processing transparent SiO2 glass by pressureless sintering of green body from photo-curable slurry: effect of particle dispersion2019

    • 著者名/発表者名
      Motoyuki Iijima, Ryoya Arita, Junichi Tatami
    • 学会等名
      The 13th Pacific Rim Conference of Ceramic Societies
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 多機能性修飾剤を用いた外場応答性スラリーの設計とセラミックスの複雑形状成形プロセスへの応用2019

    • 著者名/発表者名
      飯島志行、森田聖太郎、長谷川健太、有田凌也、多々見純一
    • 学会等名
      第57回セラミックス基礎科学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 非水系スラリーの分散制御を目的としたポリアクリル酸-オレイルアミン会合体の設計2018

    • 著者名/発表者名
      森田聖太郎、飯島志行、多々見純一
    • 学会等名
      日本セラミックス協会第31回秋季シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 反応性高分子分散剤を用いて設計した低樹脂量型光硬化性Al2O3スラリーの硬化挙動制御因子2018

    • 著者名/発表者名
      森田聖太郎、飯島志行、多々見純一
    • 学会等名
      化学工学会第50回秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] マイケル付加反応を用いた非水系スラリーのその場固化挙動に及ぼす粒子界面と多官能アクリレートの影響2018

    • 著者名/発表者名
      長谷川健太、飯島志行、多々見純一
    • 学会等名
      第56回粉体に関する討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] 多々見・飯島研究室ホームページ

    • URL

      http://ceramics.ynu.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] 多々見・飯島研究室ホームページ

    • URL

      http://ceramics.ynu.ac.jp/index.html

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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