| 研究課題/領域番号 |
22K18746
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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 | 山形大学 |
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研究代表者 |
西山 宏昭 山形大学, 大学院理工学研究科, 准教授 (80403153)
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| 研究期間 (年度) |
2022-06-30 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2024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)
2024年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
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: 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 | 3D / マイクロバブル / レーザー / ナノ粒子 / 3Dマイクロ造形 / 集積 / 沈殿法 / アセンブリ / 造形 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
バルクサイズでの光造形では，材料パーツが手で持てるほど大きいため，比較的多様な材料を構造体に組込むことが可能であるが，マイクロ空間においては現在なお汎用材料を導入することは困難である．そのため，他分野で開発された光化学反応性を有する材料の流用や，他粒子を混合した感光性樹脂の使用など，本質的問題から目を背けたアプローチばかりが進められてきた．本研究では，この感光性材料にしか適用できないという3D光造形プロセスの原理的制限を克服し，非感光性材料を含む超広範材料群に適用可能なマイクロ光造形原理を創出する．
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| 研究成果の概要 |
バルクサイズでの造形では，材料パーツが十分に大きく，多様な材料を構造体に組込むことが可能であるが，マイクロ空間においては，現在なお，材料の複合化は容易ではない．マイクロ光造形は非接触で高精度な構造形成を可能とするが，一方で，適用は感光性材料に限定されている．本研究では，超広域材料選択性を持つ3Dマイクロ光造形プロセス原理の創出に取り組んだ．提案原理による造形母材へのターゲット材料でのレーザー駆動堆積特性や堆積の主因子であるレーザー集光部で生じる対流の直接観察およびその解析を行った．これにより超広域材料選択性を持つ3Dマイクロ光造形プロセス原理を実証した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
従来のマイクロ光造形手法の原理的課題である適用材料の制限を克服するため，提案している超広域材料対応型3Dマイクロ光造形原理の実証を行った．この研究成果の学術的意義として，マイクロ空間におけるターゲット材料の輸送特性が明らかになったこと，および，この輸送現象と駆動源となる集光部に配置した材料の光熱変換機能の評価がなされたことが挙げられる．手で掴むことが出来ないマイクロ空間において，非接触かつ遠隔での光照射で，マイクロ構造体への多様な機能性材料を組み込み可能とすることは応用上非常に重要であり，廃液がほとんどでない先進的なマイクロ光製造プロセスの端緒を拓いたことが本研究の社会的意義と考えている．
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