| 研究課題/領域番号 |
21K18619
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分14:プラズマ学およびその関連分野
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| 研究機関 | 名城大学 |
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研究代表者 |
内田 儀一郎 名城大学, 理工学部, 教授 (90422435)
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| 研究期間 (年度) |
2021-07-09 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
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| キーワード | プラズマジェット / 金属/樹脂接合 / プラズマ気液界面 / 活性酸素種 / シランカップリング溶液 / シランカップリング剤 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
航空機や自動車産業分野において，軽量化に大きく貢献できる炭素繊維強化プラスチック等の樹脂材の利用が広く検討されており，樹脂材に関する高強度異材接合法の開発が求められている．この課題に対し本研究では，プラズマ気液界面での化学反応を接合技術へ応用展開した新規接合法“プラズマ/溶液ハイブリッド接合”を提案し，超高強度樹脂/金属接合を実現する．具体的には，熱源とラジカル源の両機能を有する高密度大気圧高周波プラズマジェットを，シランカップリング溶液などが塗布された金属と樹脂に照射し，その界面に新たな接合反応基を生成し熱圧着する新規プラズマプロセスを開発し，20 MPa以上の高強度異材接合を達成する．
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| 研究成果の概要 |
独自に開発した高密度高周波(60 MHz)プラズマジェットを各種樹脂(PC,PA,PE,PS,PP)と金属(SUS304,鋼板)に照射して熱接合するプラズマ熱圧着法を開発した。その結果、全樹脂で従来熱接合と比べ高い接合強度が得られ、金属表面にシランカップリング溶液を塗布したプラズマ溶液ハイブリッドプロセスでさらに接合強度は増強した。最終的に樹脂/ステンレス接合で従来熱接合の3～12倍、樹脂/鋼板接合で2～4倍の高強度接合を達成した。本研究で、シランカップリング溶液と高周波プラズマジェットとの反応を利用したプラズマ/溶液ハイブリッド接合法が樹脂/金属接合に有効であることを実証した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
炭素繊維強化プラスチックの応用展開において、マトリックス材の樹脂と金属との接合が重要な技術となる。従来の金属/樹脂間の熱圧着は基本的に極性官能基を有する樹脂にのみ適用可能であった。本研究の社会的意義は、高周波プラズマジェットを熱源とする新た熱圧着法を開発することにより、広範囲の熱可塑性樹脂に熱接合の適用範囲を拡大し、さらに従来熱圧着法よりも高い接合強度を達成した点にある。また、本研究の学術的意義は、シランカップリング溶液と高周波プラズマジェットとの気液界面での化学反応を利用した新たなプラズマ溶液ハイブリッド接合法が樹脂/金属接合に有効性であることを実証した点にある。
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