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本研究の目的は、『ラマン分光を用いた金属と樹脂の異種溶着のメカニズム解明』である。可視・近赤外レーザー照射による金属・樹脂溶着技術は、ここ数年で研究開発された革新的技術である。レーザー照射によって金属・樹脂界面を変性させ、接着剤・接着器具なしで溶着できる。接着剤・接着器具なしの溶着は製造工程の生産性・環境性に多大な寄与をもたらす。自動車部品産業・電子機器産業・工作機械産業などへの実用化が精力的に進められている。しかしながら、その溶着メカニズムには未知な部分が多く残されている。そのため、溶着可能な金属・樹脂の組合せが限られている現状にある。本研究では、金属・樹脂の溶着メカニズムを解明するために、ラマン分光法を用いてレーザー照射中の樹脂の変性(化学変化、分子構造変化)をリアルタイムで観測する。レーザー照射中の樹脂の化学変化を非接触で観測し、溶着に求められる樹脂の分子構造変化に関する知見を得る。これらの知見を基に、溶着可能な金属・樹脂の新たな可能性について考察する。
平成20年度では、研究環境の立ち上げ、溶着可能な樹脂・金属におけるレーザー条件出しを行った。半導体レーザー(波長808nm、レーザー出力500W)を用いて、アクリルとステンレスの異種溶着を安定に実施可能なパラメーター領域を見出した。また、高感度CCDカメラを保有ラマン装置と融合させ、ラマンスペクトルを効率よく取得できる研究環境を立ち上げた。加えて、波長補正や感度補正の検討も行い、その手順を確立させた。
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