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2007 年度 研究成果報告書概要

高精度ナノパーティクルジェットデポジション装置開発並びに付着現象ダイナミクス解明

研究課題

研究課題/領域番号 18360064
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 生産工学・加工学
研究機関東北大学

研究代表者

厨川 常元  東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (90170092)

研究分担者 閻 紀旺  東北大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (40323042)
吉原 信人  東北大学, 大学院・工学研究科, 助教 (80374958)
久保 百司  東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (90241538)
研究期間 (年度) 2006 – 2007
キーワードパウダージェットデポジション / ナノパーティクル / 分子動力学 / 流動ダイナミクス
研究概要

本研究課題は平均粒径が数10から数100ナノオーダのセラミックスや金属の超微粒子を高圧ガス噴流により加速し,目標物に高速衝突させることにより堆積付着させる成膜方法の確立を目的とする.本研究課題では衝突基板近傍での固気2相流の流動ダイナミクスの解析,付着ダイナミクスの解明を行った.本研究で得られた成果を以下に記す.
・PJD装置から噴射される粒子(粒径2μm)の衝突噴流下における粒子速度は200〜310m/sの間で制御できることが明らかになった.また平均粒径が2μmのアルミナ粒子を用いてソーダガラス基板に噴射加工を行ったところ,粒子の衝突速度が200〜275m/sにおいては付着加工が行われるが,300m/s以上になると除去加工に遷移することが明らかとなった.衝突速度が付着加工領域にあるとき,平均最大膜厚は粒子噴射量に依存する.
・平均粒径が1.2,2,3,4μmの粒子を用いて,ソーダガラス基板に噴射加工をおこなったところ,平均粒径が1.2μmの場合,いずれの噴射条件でも付着加工となったのに対し,平均粒径が4μmの場合,いずれの噴射条件でも除去加工となった.また平均粒径が2μmの場合,除去加工から付着加工への遷移領域は加速圧力が0.6MPa前後(供給圧力0.5MPa)であり,平均粒径が3μmの場合,それは0.4MPa前後(供給圧力0.5MPa)となり,同一の噴射条件において粒径の違いにより,除去加工から付着加工への遷移領域が変化することがわかった.
・衝突前後の粒子径を測定することにより,衝突により粒子が破砕していることが確認された.
・分子動力学法を用いて粒子・工作物間に生じる新たな原子結合数から付着力を推測した.その結果,粒径2μmのアルミナ粒子がソーダガラス基板に成膜する最適な噴射速度が250〜275m/sであることが示された.

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2008 2007

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (4件)

  • [雑誌論文] Creating a Hydroxyapatite Film on Human Enamel by Powder Jet Deposition Technique2007

    • 著者名/発表者名
      Miyoko Noji , et. al.
    • 雑誌名

      Advances in Abrasive Technology 10

      ページ: 663-670

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Study on Powder Jet Deposition-Development of Double Nozzle Type Powder Jet Deposition Devise2007

    • 著者名/発表者名
      Toshihiko Shibuya , et. al.
    • 雑誌名

      Advances in Abrasive Technology 10

      ページ: 655-661

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 静電加速による微粒子マイクロジェットの高性能化2007

    • 著者名/発表者名
      高奈秀匡, 他
    • 雑誌名

      混相流研究の進展 2

      ページ: 85-90

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Creating a Hydroxyapatite Film on Human Enamel by Powder Jet Deposition Technique2007

    • 著者名/発表者名
      Miyoko Noji, Mohammad Saeed Sepasy Zahmaty, Toshihiko Shibuya, Nobuhito Yoshihara, Tsunemoto Kuriyagawa, Keiichi Sasaki, Osamu Suzuki
    • 雑誌名

      Advances in Abrasive Technology 10

      ページ: 663-670

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [雑誌論文] Study on Powder Jet Deposition -Development of Double Nozzle Type Powder Jet Deposition Devise-2007

    • 著者名/発表者名
      Toshihiko Shibuya, Koichi Mizutani, Nobuhito Yoshihara, Jiwang Yan, Tsunemoto Kuriyagawa and Mohammad Saeed Sepasy Zahmaty
    • 雑誌名

      Advances in Abrasive Technology 10

      ページ: 655-661

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [雑誌論文] Computational Simulation on Optimization of Micro/Nano Prticle-Laden Micro Jet by Electrostatic Acceleration2007

    • 著者名/発表者名
      Hidemasa Takana, Tsunemoto Kuriyagawa, Hideya Nishiyama
    • 雑誌名

      Progress in Multiphase Flow Research 2

      ページ: 85-90

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [学会発表] 微粒子衝突現象の数値解析-パウダージェットデポジション法によるセラミックス膜創成に関する研究-2008

    • 著者名/発表者名
      水谷公一
    • 学会等名
      精密工学会春季大会学術講演会
    • 発表場所
      明治大学
    • 年月日
      2008-03-17
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [学会発表] Numerical Study of Impact Phenomena of Fine Particales-Study of Ceramics Film Creation by Powder Jet Deposition-2008

    • 著者名/発表者名
      Koichi Mizutani
    • 学会等名
      2008 JSPE Spring Meeting
    • 発表場所
      Meiji University
    • 年月日
      2008-03-17
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [学会発表] 平滑化粒子法(SPH)による微粒子衝突現象の解析-パウダージェットデポジション法によるセラミックス膜創成に関する研究-2007

    • 著者名/発表者名
      水谷公一
    • 学会等名
      精密工学会秋季大会学術講演会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2007-09-12
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [学会発表] SPH Studies of Impact Phenomena of Fine Particle-Study of Ceramics Film Creation by Powder Jet Deposition2007

    • 著者名/発表者名
      Koichi Mizutani
    • 学会等名
      2007 JSPE Autumn Meeting
    • 発表場所
      Hokkaido University
    • 年月日
      2007-09-12
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より

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公開日: 2010-02-04  

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