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本研究では、MEMS ( Micro Electro Mechanical Systems ) 技術を用いた示差熱測定式熱量計を開発し、ナノ粒子の直接的な微小熱容量測定を実現することにより、バルク材の比熱としてはこれまで考慮されていなかった表面比熱の影響を系統的に検証することを目的としている。今年度は、MEMS 熱量計に関する調査研究を行うと共に、示差熱測定式MEMS熱量計の設計に着手した。
本研究で開発する示差熱測定式MEMS熱量計は、二つの試料が置ける双子形状をしており、二つの測定対象の微小熱量差を検出することに特化した構造となっている。従って、バルクとナノ粒子、又はサイズが異なる二種類のナノ粒子を同時測定することにより、その微小な熱容量の差異を抽出することができる。設計は、シリコン基板に厚さ20μmの熱酸化膜をつけることにより、基板と試料の熱接触をできるだけ抑える構造とした。基板上に作製する構造は、主に試料ホルダー、試料加熱用ヒーター、試料温度測定用センサー、熱補償用ヒーター、基板温度測定用センサーとし、全体で10×20mm角の大きさを予定している。さらに、コンタクトプローブを用いたMEMS 熱量計用のソケットを試作し、その構造について検討を行なった。
ナノ材料について、測定の現状を把握するため、従来の示差走査熱量計（Differential Scanning Calorimeter）を用いた比熱容量測定を実施した。測定試料は、mgオーダーの多層カーボンナノチューブであり、室温から800 Kの広い温度範囲での比熱測定より、今後の本研究に有用な結果を得ることができた。
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