| 研究課題/領域番号 |
21K18667
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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 | 東京大学 |
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研究代表者 |
伊藤 佑介 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 講師 (90843227)
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| 研究期間 (年度) |
2021-07-09 – 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 |
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2023年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2022年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2021年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
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| キーワード | ジルコニア / TSL / 過渡選択的レーザ加工法 / 電子励起 / フィラメント / セラミクス / フェムト秒レーザ / レーザ加工 / 高速観察 / 相転移 / 過渡的透明化 / 光駆動相転移 / 多段相転移 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は，不透明材料であるセラミクスを瞬間的に透明化する技術を開発することで，高速性と精密性を両立したフェムト秒レーザ加工法を確立することを目的とする．フェムト秒レーザは材料の微細加工手法として注目されているが，硬脆材料であるセラミクスの加工時には，加工速度の低さと，クラック生成が課題となる．従来，透明硬脆材料を過渡的に金属化することで，加工性が著しく向上することが知られている．しかしながらこの金属化手法は，その原理上，透明材料にしか適用できない．そこで本研究では，セラミクスを瞬間的かつ局所的に透明化し，その透明相を金属化することによって加工性を向上させる．
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| 研究実績の概要 |
セラミック材料は，優れた機械的，電気的，熱的特性を有することから，電子機器，光学機器等の主要部品として活用されている．これらの機器の更なる高機能化，低価格化のためには，セラミック材料の微細加工を高能率かつ精密に施す技術の確立が要求されるが，その硬脆性故にセラミック材料の加工は困難を極める．硬脆材料に対する微細加工技術としてフェムト秒レーザが注目されているが，精密加工と加工能率に課題が存在する．上記の2点の課題を同時に解決する手法として，2018年に「過渡選択的レーザ加工法」が実証された．しかしながら本技術の適用対象は，その原理上，透明材料に限定され，不透明であるセラミック材料には適用できない．そこで本研究では，不透明材料を加工中に瞬間的に透明化する技術を開発することで「過渡選択的レーザ加工法」の適用範囲を拡張し，セラミック材料の超高速精密微細加工を実現することを目的とする．
前年度までに，セラミック材料内部の粒界における光散乱に着目し，プローブ光を内部に集光した際の散乱光を捉えることで，ジルコニアセラミクスにおけるフェムト秒レーザ照射下の現象を，ピコ秒～ミリ秒に至る超高速かつ極めて広い時間領域で写し出した．その結果，材料内部において，電子の励起された領域を観察可能であることを示した．本年度は，この励起領域に対して光を照射することにより，ジルコニアセラミクスへの過渡選択的レーザ加工法を実現した．さらに，高速現象の撮像を通し，その加工メカニズムを明らかにした．
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