| 研究課題/領域番号 |
19H00734
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
中区分18:材料力学、生産工学、設計工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
厨川 常元 東北大学, 工学研究科, 教授 (90170092)
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| 研究分担者 |
水谷 正義 東北大学, 工学研究科, 准教授 (50398640)
久保 百司 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (90241538)
今野 豊彦 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (90260447)
嶋田 慶太 東北大学, 工学研究科, 助教 (30633383)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
46,800千円 (直接経費: 36,000千円、間接経費: 10,800千円)
2021年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2020年度: 10,010千円 (直接経費: 7,700千円、間接経費: 2,310千円)
2019年度: 31,720千円 (直接経費: 24,400千円、間接経費: 7,320千円)
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| キーワード | ウルトラファインバブル / 研磨加工 / 切削加工 / 表面酸化 / 分子動力学 / 冷却性能 / 膜沸騰 / 研削加工 / 殺菌 / マイクロテクスチャリング / 分子動力学シミュレーション / ハイブリッドテクスチャリング / GaN研磨加工 / Ti切削加工 / Ti 切削加工 / GaN研磨 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
近年、その応用分野が急速に拡大しているウルトラファインバブル(UFB)の基礎的な流動・圧壊ダイナミクスを大規模分子動力学シミュレーションにより解明し、その知見に基づきGaNの最終仕上げ研磨加工とチタン合金の超高能率切削加工に応用展開し、加工の高能率化、高精度化を実現することを目的とする。そしてUFBの効果を最大化するため研磨加工においては超音波援用供給法を、また切削加工においては工具すくい面と逃げ面にマイクロテクスチャリング処理を施した機能性工具を試作し、それぞれの加工性能の向上を実現する。
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| 研究成果の概要 |
ウルトラファインバブル（UFB）は2000年代の中頃から漁業や農業への適用が始まり、現在では医学、薬学、農学、工学等、その応用範囲は増加している。しかしその作用メカニズムは十分に解明されておらず、科学的に証明することが早急に求められていた。本研究では基礎的なUFBの流動・圧壊ダイナミクスを大規模分子動力学シミュレーションにより解明した。超音波援用供給法によりUFBを圧壊してOHラジカルを発生させ、窒化ガリウム基板の高能率研磨加工に成功した。そしてこれはUFB加工液特有の表面活性効果によるものであることを発見した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
ウルトラファインバブルは“日本発”の技術であり、産業界への波及効果が非常に大きい。“ものづくりJAPAN”ブランド確立のため、経済産業省をはじめとして国を挙げてUFBの国際標準化に取り組んでいる。数年前からはUFBの切削、研削、研磨などの機械加工分野への適用が始まっている。さらにUFBは“水と空気”のみを使う技術であり、化学薬剤は一切不要である。したがって環境にも非常に優しい技術である。本研究はUFBの原子レベルでの挙動解明を行うことにより、UFB利用技術の最適化を行おうとする全く新しい試みである。
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