| 研究課題/領域番号 |
22K20473
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| 研究種目 |
研究活動スタート支援
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
0401:材料工学、化学工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
村上 力輝斗 東北大学, 金属材料研究所, 助教 (30963665)
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| 研究期間 (年度) |
2022-08-31 – 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 |
2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2023年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | 単結晶育成 / マイクロ引き下げ法 / 形状制御凝固 / 濡れ性 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
濡れ性の低い系におけるマイクロ引き下げ法（Dewetting μ-PD法）は、近年開発された表面張力を利用した形状制御単結晶育成法であり、従来は機械加工が困難とされた難加工性高融点材料をシングルプロセスで高速に線材化することが可能である。本手法ではしばしば、結晶径が正の引下げ速度依存性を示すことによって、数百mm/minの引下げ速度においても形状制御性を維持することが可能となる。従来の濡れ性の比較的良好な系におけるμ-PD法では見られないこの特徴に対し、本研究では、前進接触角の速度依存性の観点から検証を行い、新物質探索や新たな工業手法としての適用可能性を探る。
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| 研究実績の概要 |
本研究では、濡れ性の低い系におけるμ-PD法（Dewetting μ-PD法）について、形状制御性に関する従来のμ-PD法との比較検討を実施した。Dewetting μ-PD法は、近年開発された表面張力を利用した高速な形状制御単結晶育成法であり、従来は機械加工が不可能とされた難加工性材料をシングルプロセスで高速に線材化することが可能な手法である。Dewetting μ-PD法では、従来法と異なり結晶径が引下げ速度に対して正の依存性を有する等の特徴が見られることから、前進接触角の速度依存性が影響していると予想された。本研究では、静的角度条件の測定を通じた理論値と結晶育成試験を通じて実現される結晶径から予測される値のずれを比較し、前進接触角およびその速度依存性を検証した。
先年度実施したPtに引き続き、Ir, Ru等の純金属における気液固三重点でのGrowth angleの実測をテトラアーク引上げ法を用いて実施し、いずれも10°未満であることを明らかにした。メニスカス形状の計算結果から、線径を穴径に漸近させるための必要条件である接触角との角度条件に対して、Growth angleがほとんど寄与しないことを意味しており、接触角が増大する要因の必要性を支持する結果であった。またIr, RuについてDewetting μ-PD法を適用し、結晶育成速度と線径の変化をモニタリングすることで、線径の増加傾向および最大到達速度が材料に応じて異なることが見出された。これにより、前進接触角の速度依存性が系によって異なることが見出され、材料系ごとの適切な形状制御の指針が得られた。
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