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積層マイクロインプリントプロセスによるSOFCの高性能化

研究課題

研究課題/領域番号 18J12174
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 生産工学・加工学
研究機関九州大学

研究代表者

徳丸 和樹  九州大学, 工学府, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2018-04-25 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
2019年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2018年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワードインプリント / 有限要素法 / 生体模倣 / セラミックス / 固体酸化物型燃料電池
研究実績の概要

本年度の研究においては、昨年度までの研究で得られた積層インプリント実験の実験データより、有限要素法を用いた積層インプリントのシミュレーションモデルの作製、また、生体機能表面の模倣への応用に取り組んだ。
本研究は被インプリント材料としてセラミックスと熱可塑性樹脂のコンパウンドを用いており、粘弾性を示すため、一般化マクスウェルモデルを用いた有限要素解析を行った。モデル作成に当たっては、実験に使用した材料に対し、圧縮緩和の繰り返しによる粘弾性試験を行い、得られた粘弾性特性をもとにデータフィッティングを行い、一般化マクスウェルモデルの数式を得た。得られた数式をもとに二層コンパウンド材料への積層インプリントの有限要素解析を行ったところ、実験データと同様の積層断面が得られた。
積層インプリント法において、積層界面形状は積層構造の性能を左右する重要な要素であるが、積層体を一度にプレス加工するという性質上、積層材量の流動挙動など、材料の性質によって決定されるため、狙い通りの形状を得ることが困難であった。この積層インプリント法のシミュレーションを行うことにより、積層界面形状の予測が容易になり、界面形状のコントロールを行いやすくなると考えられる。
また、積層インプリント法の応用として、生体機能表面の模倣にも取り組んだ。一般のインプリント加工において、モールドから成形体を取り外す工程が必要なため、パターン形状に制約があった。本研究ではより自由なパターン形状を得るために、一度作製されたパターン上に保護層を付与し、保護層の上から再度加工を行うことで、オーバーハング形状やアスペクト比3以上の高アスペクトパターンの作製を目指した。これに加え、加工後に横方向への圧縮を加えることで、パターンのアスペクト比を約2倍にすることに成功した。保護層を用いた積層インプリントにより、パターンの複雑化が可能になると考えられる。

現在までの達成度 (段落)

令和元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

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 4件)

  • [雑誌論文] Combining multi-step imprinting with the in-plane compression method2020

    • 著者名/発表者名
      Miyata Tsuyoshi、Tokumaru Kazuki、Tsumori Fujio
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 59 号: SI ページ: SIIJ07-SIIJ07

    • DOI

      10.35848/1347-4065/ab79ef

    • NAID

      120007042084

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Imprint Process with In-plane Compression Method for Bio-functional Surface2019

    • 著者名/発表者名
      Tokumaru Kazuki、Yonekura Kazuhiro、Tsumori Fujio
    • 雑誌名

      Journal of Photopolymer Science and Technology

      巻: 32 号: 2 ページ: 315-319

    • DOI

      10.2494/photopolymer.32.315

    • NAID

      130007744368

    • ISSN
      0914-9244, 1349-6336
    • 年月日
      2019-06-24
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Study of the Antifouling Polymer Sheet which used Biomimetics Technique2018

    • 著者名/発表者名
      Sekiguchi Atsushi、Matsumoto Yoko、Minami Hiroko、Nishino Tomoki、Tanigawa Hiroshi、Tokumaru Kazuki、Tsumori Fujio
    • 雑誌名

      Journal of Photopolymer Science and Technology

      巻: 31 号: 1 ページ: 121-128

    • DOI

      10.2494/photopolymer.31.121

    • NAID

      130007481422

    • ISSN
      0914-9244, 1349-6336
    • 年月日
      2018-06-25
    • 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] 3D Printing System of Magnetic Anisotropy for Artificial Cilia2018

    • 著者名/発表者名
      Azukizawa Seiji、Shinoda Hayato、Tokumaru Kazuki、Tsumori Fujio
    • 雑誌名

      Journal of Photopolymer Science and Technology

      巻: 31 号: 1 ページ: 139-144

    • DOI

      10.2494/photopolymer.31.139

    • NAID

      130007481418

    • ISSN
      0914-9244, 1349-6336
    • 年月日
      2018-06-25
    • 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] Developing a method of fabricating microchannels using plant root structure2018

    • 著者名/発表者名
      Nakashima Shota、Tokumaru Kazuki、Tsumori Fujio
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 57 号: 6S1 ページ: 06HJ07-06HJ07

    • DOI

      10.7567/jjap.57.06hj07

    • 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] Interfacial pattern changes of imprinted multilayered material in milli- and microscales2018

    • 著者名/発表者名
      Yonekura Kazuhiro、Tokumaru Kazuki、Tsumori Fujio
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 57 号: 6S1 ページ: 06HG05-06HG05

    • DOI

      10.7567/jjap.57.06hg05

    • 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
  • [学会発表] Influence of Scale on Interfacial Pattern of Multilayered Imprinting2019

    • 著者名/発表者名
      Kazuki Tokumaru
    • 学会等名
      The 12th Asian Workshop on Micro/Nano Forming Technology
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Imprint Process with In-plane Compression Method for Bio-functional Surface2019

    • 著者名/発表者名
      Kazuki Tokumaru
    • 学会等名
      The 36th International Conference of Photopolymer Science and Technology
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Dimension Change during Multi-step Imprint Process and In-plain Compression2019

    • 著者名/発表者名
      Tsuyoshi Miyata
    • 学会等名
      32nd International Microprocesses and Nanotechnology Conference
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 高性能SOFC開発に向けた電極電解質積層材料の微細加工および断面形状制御2018

    • 著者名/発表者名
      徳丸和樹、津守不二夫、品川一成
    • 学会等名
      日本機械学会2018年度年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] SOFC電極電解質積層材料のインプリント加工における微細界面形状の制御2018

    • 著者名/発表者名
      徳丸和樹、津守不二夫
    • 学会等名
      第9回マイクロ・ナノ工学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Fabrication of 3D ceramic micro channels by imprinting method2018

    • 著者名/発表者名
      Kazuki Tokumaru, Simon Hunt, Fujio Tsumori
    • 学会等名
      MicroTAS2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2018-05-01   更新日: 2024-03-26  

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