| 研究課題/領域番号 |
21K04683
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分26030:複合材料および界面関連
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| 研究機関 | 地方独立行政法人京都市産業技術研究所 |
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研究代表者 |
小濱 和之 地方独立行政法人京都市産業技術研究所, 京都市産業技術研究所, 次席研究員 (00710287)
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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 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
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| キーワード | 低温接合 / 高温強度 / 接合機構 / 物質移動 / 相変態 / 熱力学 / 自由度 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
セラミックスの低温接合と接合体の高温使用を両立するため，接合時には低い温度で融け，接合後には高い温度でも融けなくなるという，新機能を有したフィラー（接合時に間に挟み込む材料）の開発研究を行っている。その機能の根源は，フィラーに含まれる添加元素の一部を蒸発させたり化学反応させたりすることで，フィラーの融点を制御する点にある。
一方で，このような添加元素の特殊な振る舞いが十分に理解されていないため，接合界面に出現する気体・液体・固体が関与する複雑な接合機構（ダイナミクス）が明らかになっていない。本研究では，そのダイナミクスに関する知見を体系化することで，プロセス設計の指導原理の確立をめざす。
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| 研究成果の概要 |
セラミックスの低温接合と接合体の高温使用を両立するため、接合時には低い温度で融け、接合後には高い温度でも融けなくなるという、新機能を有したフィラー（接合時に間に挟み込む材料）の開発研究を行った。その機能の根源は、フィラーに含まれる添加元素の蒸発や化学反応を利用して、フィラーの融点を制御する点にある。本研究では、そのダイナミクスに関する知見の体系化とプロセス設計の指導原理の確立をめざした。一連の研究により、主要なセラミックスであるアルミナ、窒化ケイ素、炭化ケイ素のいずれでも本原理が適用可能であることを示し、各種セラミックスを接合する際のフィラー設計指針を得ることができた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
ろう付によるセラミックス接合では、通常はフィラーの融点より低温でしか接合体を使用できず、セラミックスの高い耐熱性をいかせない。本研究で提案するフィラーは、接合時には基材元素と添加元素の共晶反応により低い温度で融けるため接合しやすくなる一方、接合後には基材元素の固有の融点まで融けなくなるため耐熱性の高い接合体が得られる。このダイナミクス解明により、各種セラミックスを低温で接合し、かつ接合後の耐熱性を維持できるという、これまでにない画期的な技術的提案につながる。また、フィラー中の添加元素を蒸発させて相変態を誘起するという極めて独創的な原理に基づいており、学術的な波及効果が高い。
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