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触媒効果による界面破壊メカニズムの解明と転写型3D印刷技術への応用

研究課題

研究課題/領域番号 19K05237
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分28050:ナノマイクロシステム関連
研究機関国立研究開発法人産業技術総合研究所

研究代表者

金澤 周介  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 情報・人間工学領域, 主任研究員 (60783925)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2020年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2019年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワード印刷 / 光触媒 / 界面破壊 / 界面制御 / 3D / MEMS / 3D / カンチレバー / センサ / 転写 / 三次元構造 / アディティブマニュファクチャリング
研究開始時の研究の概要

本研究は光触媒効果による界面破壊のメカニズムを解明するとともに、それを利用した新
規剥離・転写技術の確立を目指すものである。隣接する固体界面を酸化分解する光触媒効果は、能動的な付着力の制御を可能にする極めて高度な剥離機構となりうる。またそれを独自の中空構造体形成プロセスと融合させることで、機械変位式MEMSデバイスの高精度・高効率量産に資する転写型3D印刷技術の完成に繋げる。本研究は光触媒の新たな活用法に基き、他の追随を許さない高度アディティブ製造技術の開発に挑戦するものであり、学術的研究から産業競争力の高い技術の確立までを一貫して行うべく実施提案する。

研究成果の概要

本研究は光触媒効果による界面破壊のメカニズムを解明するとともに、それを利用した新規剥離・転写技術の確立を目指した。隣接する固体界面を酸化分解する光触媒効果を付着力の制御に用い、高度な剥離機構の実現へと繋げることを試みた。結果、Photocatalysis Asisted Lift-On Offset Printing(PA-LOOP法)という新規プロセスを確立し、アディティブプロセスで形成される微小機械構造の解像度及び作製精度の向上に明確な効果が得られた。それを基に中空構造体を利用した風圧分布センサという新規デバイスを創出した。本課題の実施を通じて基礎学術から応用まで一貫した成果が得られた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

Internet of Thingsやトリリオンセンサなど、無数のセンサデバイスが社会に投入されることが論じられている中で、高性能なセンサ素子を効率良く作製するためのプロセス技術の革新が求められていた。特にカンチレバーやダイヤフラムと呼ばれる中空構造体は、微小な機械変位を利用した種々のセンサコアが実現されている一方、半導体プロセスを用いた製造工程が長大かつ煩雑であった。本研究はアディティブプロセスのみで中空構造体を形成するプロセスの確立を目指し、提案者らの開発したLift-On Offset Printingに光触媒による界面破壊機構を新規導入すべく本提案を実施、遂行した。

報告書

(4件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 1件、 招待講演 7件) 図書 (1件) 産業財産権 (3件)

  • [雑誌論文] DATSURYOKU Sensor- A Capacitive-Sensor-Based Belt for Predicting Muscle Tension: Preliminary Results2021

    • 著者名/発表者名
      Murai Akihiko、Kanazawa Shusuke、Ayusawa Ko、Washino Sohei、Yoshida Manabu、Mochimaru Masaaki
    • 雑誌名

      Sensors

      巻: 21 号: 19 ページ: 6669-6669

    • DOI

      10.3390/s21196669

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Polymeric thermal actuator with a screen-printed heating element embedded in a bilayer structure2019

    • 著者名/発表者名
      Kanazawa Shusuke、Kusaka Yasuyuki、Ushijima Hirobumi
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 58 号: 8 ページ: 088002-088002

    • DOI

      10.7567/1347-4065/ab26ae

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Novel 3D Forming Method to Shape Electrical Circuits by Post-process without Corruption2021

    • 著者名/発表者名
      金澤周介、植村 聖、牛島洋史
    • 学会等名
      The International Conference on Flexible and Printed Electronics 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 印刷技術の切り紙およびシワ構造ストレッチャブル電子デバイスへの応用2021

    • 著者名/発表者名
      武居 淳、栗原一徳、日下靖之、金澤周介、吉田 学
    • 学会等名
      日本機械学会 情報・知能・精密機器部門(IIP)講演会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 電子回路を簡易に立体成形する技術-部品実装された回路を壊さずに立体化-2021

    • 著者名/発表者名
      金澤周介
    • 学会等名
      日本MID協会定期講演会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 電子回路の非破壊立体成形技術の開発2021

    • 著者名/発表者名
      金澤周介
    • 学会等名
      エレクトロニクス実装学会 実装フェスタ関西
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] フレキシブル/プリンテッドセンサの開発と人間拡張研究への応用2020

    • 著者名/発表者名
      金澤周介
    • 学会等名
      2020年度第1回電子ペーパー/フレキシブル技術研究会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] フレキシブル温度・ひずみセンサの開発と環境調和型インタフェース応用2020

    • 著者名/発表者名
      金澤周介
    • 学会等名
      特別講演会 スマートセンシング技術
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 印刷技術を応用したMEMSライクデバイスの開発2019

    • 著者名/発表者名
      金澤 周介、泉 小波、吉田 泰則、板垣 元士、牛島 洋史
    • 学会等名
      有機エレクトロニクス研究会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 高分子材料の機械特性に基くフレキシブル・メカトロニクスの開発2019

    • 著者名/発表者名
      金澤 周介、牛島 洋史
    • 学会等名
      第68回高分子学会年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [図書] スマートテキスタイルの最新動向2021

    • 著者名/発表者名
      金澤周介
    • 総ページ数
      320
    • 出版者
      株式会社シーエムシー出版
    • ISBN
      9784781315980
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [産業財産権] 曲げセンサ及び曲げセンサの製造方法2021

    • 発明者名
      金澤周介、植村 聖
    • 権利者名
      国立研究開発法人産業技術総合研究所
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [産業財産権] 圧力分布センサ2021

    • 発明者名
      金澤周介、牛島洋史
    • 権利者名
      国立研究開発法人産業技術総合研究所
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [産業財産権] 立体デバイスの製造方法2020

    • 発明者名
      金澤周介、植村聖
    • 権利者名
      国立研究開発法人産業技術総合研究所
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2020
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2023-01-30  

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