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2023 年度 実績報告書

マイクロ波・ミリ波帯高機能電磁環境対策材の実現を目指した金属粒子複合材料の研究

研究課題

研究課題/領域番号 20K05103
研究機関山陽小野田市立山口東京理科大学

研究代表者

笠置 映寛  山陽小野田市立山口東京理科大学, 共通教育センター, 教授 (10310947)

研究分担者 山本 真一郎  兵庫県立大学, 工学研究科, 准教授 (10514391)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2024-03-31
キーワード金属粒子 / 複合材料 / 金属パターン周期配列材 / 誘電率 / 透磁率 / 反射・透過特性 / 電磁環境対策材
研究実績の概要

金属磁性粒子複合材料の高周波透磁率の制御を目的に,アスペクト比mの異なる2種類の針状FeCoナノ粒子を含む複合材料の透磁率測定を行い,粒子の形状効果について検討した。mの大きい粒子の増加と共に透磁率における反磁界の影響が強くなること,mの異なる粒子の混合比を調整することで透磁率を制御できることがわかった。
金属粒子複合材と金属パターン周期配列材からなる電磁環境対策材の実現に向け,扁平状AgコートCu粒子,扁平状Cu粒子を含む複合材料のマイクロ波領域における反射・透過特性を,自由空間法による測定と伝送線路理論に基づく計算により検討した。いずれの複合材料でも,パーコレーション濃度以上の複合材料で負の誘電率が観測された。AgコートCu粒子複合材料の反射・透過係数の測定値について,パーコレーション濃度以上の複合材料は金属的な反射・透過特性を示し,伝送線路理論による計算結果とも一致した。Cu粒子複合材料の反射・透過係数については,測定値と計算値が乖離する傾向を示した(Cu粒子の酸化に起因すると考えられる)。また,計算による検討から,パーコレーション濃度未満のCu粒子複合材料で,複素誘電率の実部が負から正へと変化する周波数近傍でフィルタ特性が得られることがわかった。
メタルメッシュをAgコートCu粒子複合材料で挟んだ積層材の反射・透過特性について,伝送線路理論に基づく計算により検討した。複合材料の粒子濃度を制御することにより,パーコレーション濃度未満では吸収及びフィルタ効果が,パーコレーション濃度以上ではシールド効果が得られることがわかった。また,複合材料の厚み効果として,厚みの増加に伴い特性が低周波へシフトすること,メタルメッシュの格子間隔効果として,格子間隔が広がるのに伴い特性が高周波側へシフトすることがわかった。
本研究の成果は,高機能電磁環境対策材の実現に寄与するものと考える。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2024 2023

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] 扁平状金属粒子を含む複合材料の反射・透過特性2024

    • 著者名/発表者名
      笠置 映寛, 合田 和矢, 山本 真一郎
    • 雑誌名

      山陽小野田市立山口東京理科大学紀要

      巻: 7 ページ: 59-65

  • [雑誌論文] Effect of Particle Shape on Complex Permittivity Spectra of Percolated Ag-Coated Cu Composites2024

    • 著者名/発表者名
      Teruhiro Kasagi, Kazuya Goda, and Shinichiro Yamamoto
    • 雑誌名

      Proceedings of EMC Japan/APEMC Okinawa

      巻: WedAM2A ページ: 287

    • 査読あり
  • [学会発表] Teruhiro Kasagi, Kazuya Goda, and Shinichiro Yamamoto2024

    • 著者名/発表者名
      Teruhiro Kasagi, Kazuya Goda, and Shinichiro Yamamoto
    • 学会等名
      EMC Japan/APEMC Okinawa
    • 国際学会
  • [学会発表] 針状金属磁性ナノ粒子分散コンポジットの高周波透磁率2023

    • 著者名/発表者名
      笠置 映寛, 合田 和矢, 山本 真一郎
    • 学会等名
      日本物理学会 2023年秋季大会

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公開日: 2024-12-25  

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