| 研究課題/領域番号 |
18K04790
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| 研究機関 | 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群) |
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研究代表者 |
大越 昌幸 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群), 電気情報学群, 教授 (70283497)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | スマート窓 / ポリカーボネート / シリコーン / フッ素レーザー / エキシマランプ / 耐熱性 / 超撥水性 / 微小電極 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では、シリコーン系ハードコートが施されたポリカーボネート（PC）表面に、波長157 nmのフッ素（F2）レーザーを照射することにより、耐摩耗性のみならず、耐熱性・耐紫外線性を有するPC窓材を開発する。また、F2レーザーを再度局所的に照射して、開発したPC窓材表面に耐候性・耐スクラッチ性を有する、微小電極としてのAl薄膜を位置選択的に形成する技術を確立して、微小スマートスピーカーを作り込んだ「会話する」スマート窓材を開発することを目的としている。
令和元年度は、SiO2改質層が形成されたPC窓材に、Al薄膜（膜厚10～100 nm）を形成し、F2レーザーを照射することによって、SiO2改質層とAl薄膜との界面で、光化学的にAl-O-Si結合が形成されることを見出した。その結果、PC窓材とAl薄膜の強密着性を発現させることに成功した。また、平成30年度に行った、F2レーザーによって形成した極薄いAl2O3酸化改質層を有するAl薄膜の電気抵抗率を調べた。その結果、良好な低抵抗率薄膜が得られていることを確認し、微小電極としての可能性を示すことができた。
また、シリコーンハードコートが施されたPC表面に、波長172 nmのXeエキシマランプを照射することにより、F2レーザーの場合と同程度の硬度を有するSiO2改質層を形成するための照射条件を見出した。その結果、エキシマランプの出力ならびに必要なランプ数を見積もることができ、目標の1 min/m2の処理速度が達成できる見込みを得た。
その他、スマート窓材開発のための要素技術として、レーザーを用いたシリコーン表面への周期的微細隆起構造の形成を行い、隆起構造に機能性を付与させるための基礎的成果を得た。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
令和元年度予定通り、F2レーザー照射により、SiO2改質層とAl薄膜との界面で強密着性を発現させることができた。またエキシマランプを用いて、F2レーザーの場合と同程度の硬度を有するSiO2改質層を形成するための照射条件を見出し、目標の処理速度達成が見込まれるに至った。その他、Al2O3酸化改質層を有するAl薄膜の電気抵抗率を調べ、良好な低抵抗率薄膜が得られていることを確認して、微小電極としての可能性を示すことができた。さらに、スマート窓材開発のための要素技術として、レーザーを用いたシリコーン表面への周期的微細隆起構造の形成を行い、隆起構造に機能性を付与させるための基礎的成果を得た。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和２年度は、SiO2改質層が形成されたPC窓材表面にAl薄膜を形成し、その後F2レーザーを照射して、Al薄膜とSiO2改質層とを光化学的に強密着を行う。次に、圧電性薄膜をAl薄膜上に形成し、その圧電性薄膜上にAl薄膜を重ねる。そして、F2レーザーを再度照射して、Al薄膜表面に緻密で極薄いAl2O3酸化改質層を形成する。その試料に電圧を印加し、微小スピーカーとしての可能性について調べる。
また、令和元年度までに開発してきた、耐熱性・耐紫外線性を高度に実現するPC窓材を、各自動車メーカーの量産車に適用するため、現在すでに協力体制にある企業の協力を得て試作品を提供し、自動車メーカーの規格で評価を依頼する。また、微小スピーカーを有するスマート窓材を提案し、実用化のために必要なスピーカー部の超撥水性と特性、ならびにPC窓材の遮音性について検討する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
平成30年度に現有設備・消耗品の範囲内で研究計画を遂行できたため予算に少し余裕があるが、令和２年度は消耗品を多く必要とするため購入しかつ研究成果を積極的に発表する。
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