線と面の異種金属ナノ溶接原理の確立と熱電機能の創出

• 研究課題/領域番号: 24686016
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 一部基金
• 研究分野: 機械材料・材料力学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 燈明 泰成 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50374955)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 25,220千円 (直接経費: 19,400千円、間接経費: 5,820千円); 2014年度: 7,670千円 (直接経費: 5,900千円、間接経費: 1,770千円); 2013年度: 7,150千円 (直接経費: 5,500千円、間接経費: 1,650千円); 2012年度: 10,400千円 (直接経費: 8,000千円、間接経費: 2,400千円)
• キーワード: ナノ接合 / ジュール熱 / マイクロ／ナノ材料 / 異種金属 / 熱電機能 / マイクロ/ナノ材料

研究成果の概要

マイクロ／ナノワイヤなる各種金属極細線の応用に不可欠なジュール熱ナノ溶接に関し、微小接触部の溶融現象を支配する因子を特定して、異なる直径の細線同士、あるいは細線と基板との異種金属溶接を高確度に実現するための科学基盤を確立した。更に原子拡散現象を利用して作製した熱電ナノワイヤと、確立した科学基盤を活用して、薄板型熱発電機や、極微小熱電プローブを作製するなど、グリーン・イノベーションに資する革新的な機能を創出することに成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Welding Dissimilar Metal Microwires by Joule Heating (2015)
  • 著者名/発表者名: Sunagawa, H. Tohmyoh
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 54 号: 6S1 ページ: 06FL01-06FL01
  • DOI: 10.7567/jjap.54.06fl01
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Fabrication of Thermoelectric Circuits by Joining Metallic Microwires and the Effect of the Length of the Wire on the Thermoelectromotive Force (2015)
  • 著者名/発表者名: A. Watanabe, H. Tohmyoh
  • 雑誌名: Renewable Energy 巻: 83 ページ: 41-46
  • DOI: 10.1016/j.renene.2015.04.018
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Joule heat welding of thin wires to thin films (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Tohmyoh, M. Fujimori
  • 雑誌名: Mechanical Engineering Journal 巻: 1 号: 3 ページ: SMM0010-SMM0010
  • DOI: 10.1299/mej.2014smm0010
  • NAID: 130005005362
  • ISSN: 2187-9745
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 微小な異種金属接合部を得るためのジュール熱溶接 (2014)
  • 著者名/発表者名: 燈明泰成, 渡邊彬人, 砂川拓也
  • 雑誌名: 第20回エレクトロニクスにおけるマイクロ接合・実装技術シンポジウム論文集 巻: 20 ページ: 345-348
  • 査読あり
• [雑誌論文] Local Modification of Micro Cu Wires with Current (2013)
  • 著者名/発表者名: H.Tohmyoh, M.Ishihara
  • 雑誌名: Applied Physics Express 巻: Vol.6 号: 7 ページ: 077302-077302
  • DOI: 10.7567/apex.6.077302
  • 査読あり
• [雑誌論文] ジュール熱を用いて金属極細線を安定的に溶接する要件について (2013)
  • 著者名/発表者名: 燈明泰成, 藤森將太, 渡邊彬仁
  • 雑誌名: 第19回エレクトロニクスにおけるマイクロ接合・実装技術シンポジウム論文集 ページ: 185-188
  • 査読あり
• [雑誌論文] Heat Conduction Model for Nanowire Applications (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Tohmyoh
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 102 号: 8
  • DOI: 10.1063/1.4794146
  • 査読あり
• [雑誌論文] Strength and Fracture Behavior of Ultrathin Pt Wires (2013)
  • 著者名/発表者名: M .A. S. Akanda, H. Tohmyoh
  • 雑誌名: International Journal of Fracture 巻: 180 ページ: 269-274
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication of Single-Crystalline Iron Oxide Fe_3O_4 Nanowires from an Oxidized Fe Plate Subjected to Bending Stress (2013)
  • 著者名/発表者名: H.Tohmyoh, A.Watanabe
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: Vol.82 号: 4 ページ: 044804-044804
  • DOI: 10.7566/jpsj.82.044804
  • 査読あり
• [雑誌論文] Welding Thin Pt Wires with Dissimilar Diameters by Joule Heating (2013)
  • 著者名/発表者名: M, Fujimori, H. Tohmyoh
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 未定(印刷中)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mechanical Properties of Thin Al Wires Prepared by Electromigration (2012)
  • 著者名/発表者名: H.Tohmyoh, M.A.S.Akanda, Y.Nobe
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: Vol.81 号: 9 ページ: 094803-094803
  • DOI: 10.1143/jpsj.81.094803
  • 査読あり
• [雑誌論文] Manipulation and Joule Heat Welding of Ag Nanowires Prepared by Atomic Migration (2012)
  • 著者名/発表者名: H.Tohmyoh, S.Fukui
  • 雑誌名: Journal of Nanoparticle Research 巻: Vol.14 号: 9
  • DOI: 10.1007/s11051-012-1116-x
  • 査読あり
• [学会発表] 音響・光学融合顕微鏡法の開発と高分子フィルムの熱劣化評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 坂本裕平，燈明泰成
  • 学会等名: 日本機械学会東北支部 第50期総会・講演会
  • 発表場所: 東北大学工学研究科・工学部 機械系講義棟（仙台市）
  • 年月日: 2015-03-13
• [学会発表] 薄板型熱発電機の発電原理とその高効率化について (2015)
  • 著者名/発表者名: 大門叡典，燈明泰成
  • 学会等名: 日本機械学会 東北学生会 第45回学生員卒業研究発表講演会
  • 発表場所: 八戸工業高等専門学校（八戸市）
  • 年月日: 2015-03-10
• [学会発表] 高分子フィルムを通過する超音波エコーの波形予測について (2015)
  • 著者名/発表者名: 向峯翔太，燈明泰成
  • 学会等名: 日本非破壊検査 第22回超音波による非破壊評価シンポジウム
  • 発表場所: 日本非破壊検査協会 亀戸センター（江東区）
  • 年月日: 2015-01-30
• [学会発表] 細線接触部のジュール熱溶融現象と破壊力学の関連について (2014)
  • 著者名/発表者名: 燈明泰成
  • 学会等名: 日本材料学会 微小材料強度学研究集会 実験編 (依頼講演)
  • 発表場所: 日本材料学会会議室（京都市）
  • 年月日: 2014-12-29
• [学会発表] Elastic and Plastic Properties of Metallic Microwires Modified with Joule Heat (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Tohmyoh
  • 学会等名: International Conference on Small Science (ICSS 2014)
  • 発表場所: Eaton Hotel, Kowloon (kowloon, Hong Kong)
  • 年月日: 2014-12-08
  • 招待講演
• [学会発表] Welding Bi-Metal Microwires by Joule Heating (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Sunagawa, H. Tohmyoh
  • 学会等名: 27th International Microprocesses and Nanotechnology Conference
  • 発表場所: Hilton Fukuoka Sea Hawk (Fukuoka)
  • 年月日: 2014-11-07
• [学会発表] 高分子フィルムを通過する超音波エコーの波形変化について (2014)
  • 著者名/発表者名: 向峯翔太，燈明泰成
  • 学会等名: 日本非破壊検査 平成26年度秋季講演大会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場（名古屋市）
  • 年月日: 2014-10-29
• [学会発表] Plate-Type Thermoelectric Power Generator having Nanoscale Bi-Metal Junctions (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Tohmyoh, A. Watanabe
  • 学会等名: The 40th International Conference on Micro and Nano Engineering
  • 発表場所: Swiss Tech Convention Center, EPFL (Lausanne, Switzerland)
  • 年月日: 2014-09-25
• [学会発表] 基板表面と裏面での高分子フィルム吸着時における音響共鳴現象の観察 (2014)
  • 著者名/発表者名: 坂本裕平，燈明泰成
  • 学会等名: 2014年度日本機械学会年次大会
  • 発表場所: 東京電機大学 東京千住キャンパス（足立区）
  • 年月日: 2014-09-08
• [学会発表] 金属細線のジュール熱溶接に必要な電流について (2014)
  • 著者名/発表者名: 砂川拓也，燈明泰成
  • 学会等名: 日本機械学会 M&M2014材料力学カンファレンス
  • 発表場所: 福島大学（福島市）
  • 年月日: 2014-07-21
• [学会発表] 電流を用いた金属細線の延性の回復に関して (2014)
  • 著者名/発表者名: 燈明泰成, 石原光晴
  • 学会等名: 日本材料学会第63期通常総会・学術講演会
  • 発表場所: 福岡大学（福岡市）
  • 年月日: 2014-05-18
• [学会発表] 白金細線を対象としたジュール熱溶接の適用次元の拡張 (2013)
  • 著者名/発表者名: 藤森將太, 燈明泰成
  • 学会等名: 日本機械学会東北支部第48期総会・講演会
  • 発表場所: 仙台市
  • 年月日: 2013-03-15
• [学会発表] 外部熱入力方式の相違による金属細線を用いた熱電回路の熱起電力について (2013)
  • 著者名/発表者名: 渡邊彬仁, 燈明泰成
  • 学会等名: 第27回エレクトロニクス実装学会春季講演大会
  • 発表場所: 仙台市
  • 年月日: 2013-03-15
• [学会発表] Joule Heat Welding of Metallic Nanowires for Creating New Functions (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Tohmyoh
  • 学会等名: 2012 EMN Fall Meeting
  • 発表場所: ラスベガス、米国(招待講演)
  • 年月日: 2012-12-02
• [学会発表] 単結晶Alマイクロ細線のヤング率と降伏応力について (2012)
  • 著者名/発表者名: 燈明泰成, アカンダ M. A. サラム, 野辺佑樹, 坂真澄
  • 学会等名: 日本機械学会第20回機械材料・材料加工技術講演会
  • 発表場所: 大阪市
  • 年月日: 2012-12-02
• [学会発表] レアメタルフリー熱電回路の作製に関する基礎的検討 (2012)
  • 著者名/発表者名: 渡邊彬仁, 燈明泰成, 坂真澄
  • 学会等名: 日本機械学会第20回機械材料・材料加工技術講演会
  • 発表場所: 大阪市
  • 年月日: 2012-12-02
• [学会発表] Welding of Thin Pt Wires Having Different Diameters by Joule Heating (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Fujimori, H. Tohmyoh, M. Saka
  • 学会等名: MNC2012
  • 発表場所: 神戸市
  • 年月日: 2012-11-01
• [学会発表] 銀ナノワイヤの操作とジュール熱溶接条件について (2012)
  • 著者名/発表者名: 燈明泰成, 福井里留
  • 学会等名: 日本機械学会東北支部第48期秋季講演会
  • 発表場所: 八戸市
  • 年月日: 2012-09-22
• [学会発表] 外部応力負荷による鉄平板からの単結晶鉄ナノワイヤの大量作製 (2012)
  • 著者名/発表者名: 渡邊彬仁, 燈明泰成
  • 学会等名: 日本機械学会M&M2012材料力学カンファレンス
  • 発表場所: 松山市
  • 年月日: 2012-09-22
• [学会発表] バンブー構造を有する白金極細線のジュール熱溶接と溶接部の電気的特性評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 藤森將太, 燈明泰成
  • 学会等名: 日本機械学会2012年度年次大会
  • 発表場所: 金沢市
  • 年月日: 2012-09-10
• [学会発表] Fabrication of Single-Crystalline Fe Nanowires from Oxidized Fe Plate (2012)
  • 著者名/発表者名: H.Tohmyoh, A. Watanabe
  • 学会等名: ThinFilms2012
  • 発表場所: シンガポール
  • 年月日: 2012-07-16
• [学会発表] On the Joule Heat Cutting and Welding for Various Metallic Nanowires under Vacuum Environment
  • 著者名/発表者名: H. Tohmyoh
  • 学会等名: IVC-19 / ICN+T 2013 and partner conferences
  • 発表場所: Palais des Congres de Paris (Paris, France)
• [学会発表] Fabrication of Thermoelectric Circuits by Welding Micro Metallic Wires with Joule Heat and Their Performance
  • 著者名/発表者名: A. Watanabe, H. Tohmyoh
  • 学会等名: International Symposium for the 70th Anniversary of the Tohoku Branch of the Tohoku Branch of the Chemical Society of Japan
  • 発表場所: 東北大学 川内北キャンパス（仙台市）
• [学会発表] Temperature Analysis of Dissimilar Metal Wires for Their Joule Heat Welding
  • 著者名/発表者名: T. Sunagawa, H. Tohmyoh
  • 学会等名: International Symposium for the 70th Anniversary of the Tohoku Branch of the Tohoku Branch of the Chemical Society of Japan
  • 発表場所: 東北大学 川内北キャンパス（仙台市）
• [学会発表] 異種金属マイクロ細線接合部を有する熱電回路のゼーベック係数測定について
  • 著者名/発表者名: 渡邊彬仁, 燈明泰成
  • 学会等名: 日本機械学会第21 回機械材料・材料加工技術講演会
  • 発表場所: 首都大学東京 南大沢キャンパス（八王子市）
• [学会発表] 金属マイクロ細線の切断電流に及ぼす周囲環境の影響
  • 著者名/発表者名: 砂川拓也, 燈明泰成
  • 学会等名: 日本機械学会第21 回機械材料・材料加工技術講演会
  • 発表場所: 首都大学東京 南大沢キャンパス（八王子市）
• [学会発表] ジュール熱溶接による熱電回路の作製と高効率化のための試み
  • 著者名/発表者名: 渡邊彬仁, 燈明泰成
  • 学会等名: 日本機械学会東北支部 第49期総会・講演会
  • 発表場所: 東北大学工学部 青葉記念会館（仙台市）