| 研究課題/領域番号 |
21H01230
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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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 |
小区分18020:加工学および生産工学関連
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| 研究機関 | 慶應義塾大学 |
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研究代表者 |
閻 紀旺 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (40323042)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
17,940千円 (直接経費: 13,800千円、間接経費: 4,140千円)
2023年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2022年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2021年度: 13,000千円 (直接経費: 10,000千円、間接経費: 3,000千円)
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| キーワード | ガラス成形 / 超硬合金 / 金型加工 / グラフェン成膜 / 超精密切削 / 反応焼結SiC / ナノ周期構造 / マイクロレンズアレイ / 微細構造表面 / SiC / レンズアレイ / プレス成形 / 光学レンズ |
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| 研究開始時の研究の概要 |
分割切削法を用いて超硬合金や反応焼結SiC金型の超精密加工を行い，切削面へフェムト秒レーザを照射することによって表面ナノ周期構造を形成させる．さらに金型表面へグラフェン膜をコーティングし，高温ガラスプレス成形に使用する．これにより，ガラス製マイクロレンズアレイなどの微細構造表面の高精度創成を可能にする．
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| 研究成果の概要 |
スローツールサーボ（STS）を用いて反応焼結SiCなどを基板とするマイクロレンズアレイ金型の切削を行い，基本加工特性を解明し，工具と工作物の間欠接触により刃先の冷却効率を向上させ，工具摩耗を抑制する方法を提案した．また，フェムト秒パルスレーザを用いて金型表面へのLIPSS（レーザ誘起ナノ周期構造）を形成させ，さらにグラフェン成膜を行い，そのLIPSS形成メカニズムやナノグラファイト成膜特性を解明した．最終的に，試作した金型を用いてガラスマイクロレンズアレイのガラスプレス成形実験を行い，成形機構や界面現象を調べ，最適な成形条件の解明を行った．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究によって，ガラスを基板とするマイクロレンズアレイの高精度プレス成形が可能とり，ガラス光学素子の量産の可能性が示された．この研究成果は多岐にわたるガラス製品へ適用可能であり，ものづくり産業への波及効果が大きい．特に近年のスマートフォンやVR，AR，車載ヘッドアップディスプレイ，光通信装置，医療デバイスなどの光学系で需要が増加しているマイクロレンズアレイの製造技術に大きく寄与すると考えられる．また，本研究によってガラス・金型の界面で発生する機械的，物理的，化学的現象を実験的および解析的手法により解明し，金型および離型膜の設計や成形プロセスの最適化などにも貢献すると考えられる．
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