| 研究課題/領域番号 |
22K14518
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分26050:材料加工および組織制御関連
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| 研究機関 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 |
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研究代表者 |
後藤 拓 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 研究員 (10916547)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2024年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2023年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2022年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
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| キーワード | エアロゾルデポジション法 / 極低温セラミック成膜 / 極低温ポリマー成膜 / 極低温製膜 / 有機無機複合材料 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では従来常温で用いられるエアロゾルデポジション法(AD法)に対し、低温場で行うクライオAD法を新たに開発することにより、ポリマーの低温硬化・脆化現象を利用した柔軟ポリマー/柔軟部材へのコーティング、ならびに柔軟ポリマー・無機粒子の有機無機ハイブリッドADコーティングを実現する。加えて、いまだ未解明であるAD法の原料粒子のプロセスウインドウを決定するために、連続的温度変化によるポリマー粒子の可逆的硬度・靭性変化を利用し、AD法のプロセスウインドウを明らかにする。
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| 研究実績の概要 |
本年度においては前年度に引き続き、低温下におけるAD法の開発および低温下における衝撃破砕現象誘起ポリマーの低温硬化・脆化現象を利用した柔軟ポリマー/柔軟部材へのコーティングを行なった。具体的には、ポリマー（ゴム）基板に対し低温下でのセラミック粒子AD成膜を行い、低温硬化により従来成膜が困難なゴム基板上へのアルミナ等の緻密セラミック成膜を実現した。加えて、温度変化にともなう基板弾性率変化に対しAD膜の特徴の一つである結晶子サイズの変化が確認され、従来未解明であった基板硬度に対するAD成膜プロセスウインドウ解明に繋がる知見が得られた。本成果は、柔軟基板への非熱セラミック成膜へと応用可能であり、例えばゴム基板上へのセラミック系センシング素子の成膜などへの応用が期待できる。これらの成果は著名な国際誌であるceramics international誌に掲載された。
またADプロセスウインドウ解明のために、各種ポリマー並びに各種セラミック粒子を用いて温度（ポリマー基板/粒子弾性率）を連続的に変化させて成膜を行うことでプロセスウインドウを決定しようとしており、現在基板温度（基板硬度）・粒子温度（粒子硬度）の二つを変化させるための実験系を構築中である。
以上のように連続的温度変化によるポリマー粒子の可逆的硬度・靭性変化を利用した柔軟ポリマー/柔軟部材へのコーティング、ならびにAD法のプロセスウインドウを解明のための成果およびポリマーセラミックハイブリットコーティングに繋がる知見が得られており、十分な進展が得られた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本年度においては、低温硬化・脆化現象を利用した柔軟ポリマー/柔軟ポリマー部材へのコーティングを実施し、ポリマー（ゴム）基板に対し低温下でのセラミック粒子AD成膜を行い、低温硬化により従来成膜が困難なゴム基板上へのアルミナ等の緻密セラミック成膜を実現し、基板硬度に対する粒子衝撃破砕の閾値といったAD成膜プロセスウインドウ解明に繋がる知見が得られた。本成果は、目的の一つであるポリマー・セラミックハイブリッド成膜におけるポリマー・セラミック粒子の組み合わせを決定することにも繋がる。
以上のように連続的温度変化によるポリマー粒子の可逆的硬度・靭性変化を利用した柔軟ポリマー/柔軟部材へのコーティング、ならびにAD法のプロセスウインドウを解明のための成果ならびにポリマー・セラミックハイブリットコーティングに繋がる知見が得られており、加えて本成果の一部はすでにQ1国際誌に採択されており順調な進展が得られていると考える。
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| 今後の研究の推進方策 |
最終年度においては、各種ポリマー並びに各種セラミック粒子を用いて温度（ポリマー基板/粒子弾性率）を連続的に変化させて成膜を行うことでプロセスウインドウを決定ならびにポリマー粒子・セラミック粒子の低温場におけるハイブリットコーティングを実施し、狙ったナノコンポジット構造を有する新規ハイブリットコーティングの実現を目指す。
またADプロセスウインドウ解明のために、各種ポリマー並びに各種セラミック粒子を用いて温度（ポリマー基板/粒子弾性率）を連続的に変化させて成膜を行うことで粒子硬度・基板硬度といった現在未解明であるパラメーター変化からのAD成膜プロセスウインドウを決定する。
また上記の研究の進捗状況にもよるが、大気下といった取り回しが容易な環境下において低温下での超音波等を援用させたメカノケミカル反応によるコーティングにもトライすることを想定している。
以上を通じ、低温メカノケミカル成膜といった新規反応場を実験的に明らかにしていくとともに、成果を世界に先駆けて配信していく計画である。
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