| 研究課題/領域番号 |
21K18678
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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 | 秋田県立大学 |
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研究代表者 |
鈴木 庸久 秋田県立大学, システム科学技術学部, 教授 (90501479)
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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: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2022年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
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 | カーボンナノチューブ / 複合めっき / 金属３Dプリンティング / 高温軟化特性 / 拡散接合 / 通電焼結 / 金属プリンタ / 局所焼結 / 密着性 / 接合 / 金属被覆粒子 / 金属3Dプリンタ / 金属３Dプリンタ / カーボンナノチューブ複合めっき / 金属３Ｄプリンタ / 局所通電焼結 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、カーボンナノチューブ複合めっき（Ni-CNT）被覆金属粒子を用い、Ni-CNT被膜が有する高温軟化特性及びランダム配向ナノ多結晶体である特性を利用して、比較的低温でNi-CNT被覆金属粒子同士を結合する局所通電焼結法を確立し、ドットインパクトプリンタ方式と組み合わせることで、全く新しい金属３Ｄプリンタの開発を目指す。そのために、１）ドットニードルによるNi-CNT被覆金属粒子の局所通電焼結条件の検討、２）Ni-CNT界面接合挙動の解明、３）ドットインパクト金属３Ｄプリンタを試作し、積層試験を実施する。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、カーボンナノチューブ複合めっき（Ni-CNT）被覆金属粒子を用い、Ni-CNT被膜が有する高温軟化特性及びランダム配向ナノ多結晶体である特性を利用して、比較的低温（～600℃）でNi-CNT被覆金属粒子同士を結合する局所通電焼結法を確立し、新しい金属３Dプリンタの開発を目指した。具体的には、Ni-CNT被覆金属粒子の局所通電焼結条件を検討し、適切な被覆条件、焼結条件を明らかにした。界面接合挙動の解明のために、２粒子の接合モデルを検討し、接合界面の性状と有限要素解析シミュレーションから、CNT複合化の効果と、接合メカニズムを明らかにし、３D造形の基礎的成果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 |
Ni-CNT被膜による粒子の界面結合技術の確立によって、金属／セラミックス複合体の３D積層造形の可能性が開かれたと考える。さらにドットインパクトプリンタと組み合わせることで、Ni-CNTの高温軟化特性を用いた局所通電焼結により、新しい方式の金属３D造形として、従来の金属３Dプリンタにはできない複合材料の造形ができ、機能性材料の３D積層造形に寄与できると考える。
さらに、Ni-CNT界面の接合挙動、高温軟化現象の理解が進んだことによって、CNTとNi界面の転位に起因する再結晶エネルギー、ランダム配向のナノ多結晶体であることがそれらの要因であることが示されたことは学術的にも意義深いものである。
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