高速粒子衝突による付着現象のマルチフィジックスシミュレーションと最適粒子設計

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21246024
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 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: 今野 豊彦 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (90260447)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• キーワード: パウダージェットデポジション / 高速粒子衝突 / 成膜 / 粉体表面改質 / 分級 / 平滑粒子法 / 分子動力学法

研究概要

粉体の高速衝突現象を利用した材料付着現象を、平滑粒子法や分子動力学シミュレーションにより可視化し、解明した。その結果、粉体は基板に衝突後、10ns程度の短時間内で10nmオーダの微細粒子に粉砕され、直ちにクーロン力により再結合し、膜形成に至ることがわかった。この現象を応用し、次世代ハイブリッド自動車用2次電池用のシリコン粒子設計と負極成膜を行った。性能評価を行った結果、良好な充放電特性を示すことを明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Investigation of particle Impact Phenomena in Powder Jet Deposition Process (2012)
  • 著者名/発表者名: Chihiro Nishikawa, Koichi Mizutani, Tianfeng Zhou, Jiwang Yan and Tsunemoto Kuriyagawa
  • 雑誌名: Proc. of 14th International Conference on Precision Engineering
  • 査読あり
• [雑誌論文] パウダージェット加工における加工メカニズム (2012)
  • 著者名/発表者名: 西川智弘, 水谷公一, 周天豊, 閻紀旺, 厨川常元
  • 雑誌名: 砥粒加工学会誌 巻: 56 ページ: 179-183
  • 査読あり
• [雑誌論文] Shouta Watanabe, Shoutaroh Kameya, Kaichi Miura and Tsunemoto Kuriyagawa : Resistance Formed in Thermoplastic Resin Substrate by Laser-Assisted Micro Powder Jet Implantation (2011)
  • 著者名/発表者名: Katsuhiko Suzuki, Taku Saito, Toru Sugai, Shouta Watanabe, Shoutaroh Kameya, Kaichi Miura and Tsunemoto Kuriyagawa
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 50 ページ: 06GM12-1-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Removal Mechanism of Impacts by Powder Jet Machining (2011)
  • 著者名/発表者名: Chihiro Nishikawa, Koichi Mizutani, Tianfeng Zhou, Jiwang Yan and Tsunemoto Kuriyagawa
  • 雑誌名: Proc. of LEM21 巻: (CD-ROM)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of a Micro-Particle Deposition Unit (Creation of Hydroxyapatite Film on Human Tooth Surface) (2011)
  • 著者名/発表者名: Sepasy Zahmaty MS, Mizutani K, Raisee M, Kuriyagawa T, Akatsuka R, Sasaki K
  • 雑誌名: International Journal of Materials Science 巻: 6, 4 ページ: 389-400
  • 査読あり
• [雑誌論文] Laser Assist Powder Jet Deposition (2010)
  • 著者名/発表者名: Nobuhito Yoshihara, Ryoko Hiromatsu, Koichi Mizutani, Jiwang Yan, Tsunemoto Kuriyagawa
  • 雑誌名: Advanced Materials Research 巻: 126 ページ: 58-63
  • 査読あり
• [雑誌論文] Computational and Experimental Studies on Cavity Filling Process by Cold Gas Dynamic Spray (2010)
  • 著者名/発表者名: Hidemasa Tanaka, Hong Yang Li, Kazuhiro Ogawa, Tsunemoto Kuriyagawa, Hideya Nishiyama
  • 雑誌名: Journal of Fluids Engineering 巻: 132 ページ: 021302-1-9
  • 査読あり
• [雑誌論文] Wiring Implanted by Laser-Assisted Powder Jet Using Copper Microparticles (2010)
  • 著者名/発表者名: Katsuhiko Suzuki, Manabu Miura, Asahi Konno, Kaichi Miura, Tetsuo Yuzawa, Masanao Watanabe, and Tsunemoto Kuriyagawa
  • 雑誌名: apanese Journal of Applied Physics 巻: 49 ページ: 06GN09-1-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] 微小空間におけるナノ・マイクロ粒子ジェットの静電加速特性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 高奈秀匡、水谷公一、厨川常元、西山秀哉
  • 雑誌名: 日本機械学会論文集(B編) 巻: 75 ページ: 972-977
  • 査読あり
• [学会発表] 複合粒子パウダージェットデポジションによる2次電池用シリコン負極形成 (2012)
  • 著者名/発表者名: 萩原隆行, 佐藤慧, 西川智弘, 周天豊, 閻紀旺, 厨川常元
  • 学会等名: 日本機械学会東北支部第47回総会・講演会
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 2012-03-13
• [学会発表] Removal Mechanism of Impacts by Powder Jet Machining (2011)
  • 著者名/発表者名: Chihiro Nishikawa, Koichi Mizutani, Tianfeng Zhou, Jiwang Yan and Tsunemoto Kuriyagawa
  • 学会等名: the 6th International Conference on Leading Edge Manufacturing in 21st Century
  • 発表場所: Saitama, Japan
  • 年月日: 2011-11-08
• [学会発表] パウダージェット加工における加工メカニズム (2011)
  • 著者名/発表者名: 西川智弘, 水谷公一, 周天豊, 閻紀旺, 厨川常元
  • 学会等名: 2011年度砥粒加工学会学術講演会
  • 発表場所: 愛知
  • 年月日: 2011-09-08
• [学会発表] Effect of HAp Film Formed by Powder jet deposition on dentin permeability (2011)
  • 著者名/発表者名: Akatsuka R, Ishihata H, Noji M, Matsumura K, Anada T, Kuriyagawa T, Suzuki O, Sasaki K
  • 学会等名: 4th meeting of the International College of Prosthodontists
  • 発表場所: Hilton Waikoloa Village, Hawaii, USA
  • 年月日: 2011-09-07
• [学会発表] ナノ精度機械加工がもたらすイノベーション(電池から歯科治療まで) (2011)
  • 著者名/発表者名: 厨川常元
  • 学会等名: 産総研GIC研究会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2011-09-02
• [学会発表] 高速粒子衝突による材料除去のメカニズム(パウダージェット加工に関する研究) (2010)
  • 著者名/発表者名: 西川智弘, 木原勇輝, 水谷公一, 周天豊, 閻紀旺, 厨川常元
  • 学会等名: 日本機械学会第8回生産加工・工作機械部門講演会
  • 発表場所: 岡山大学
  • 年月日: 2010-11-19
• [学会発表] 噴射粒子濃度が成膜に与える影響-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- (2010)
  • 著者名/発表者名: 水谷公一, 西川智弘, 木原勇輝, 周天豊, 閻紀旺, 厨川常元
  • 学会等名: 2010年度精密工学会秋季大会学術講演会
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 2010-09-27
• [学会発表] The Current State of Art in Nano-Precision M4 Processes (2010)
  • 著者名/発表者名: Tsunemoto Kuriyagawa
  • 学会等名: NanoMan2010 (Keynote speech)
  • 発表場所: 天津(中国)
  • 年月日: 2010-09-25
• [学会発表] Laser Assist Powder Jet Deposition (2010)
  • 著者名/発表者名: obuhito Yoshihara, Ryoko Hiromatsu, Jiwang Yan, and Tsunemoto Kuriyagawa
  • 学会等名: ISAAT2010
  • 発表場所: 台北(台湾)
  • 年月日: 2010-09-19
• [学会発表] セパシザマティ: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 (2010)
  • 著者名/発表者名: 水谷公一, 吉原信人, 閻紀旺, 厨川常元
  • 学会等名: 2010年度精密工学会春季大会学術講演会
  • 発表場所: 埼玉大学
  • 年月日: 2010-03-18
• [学会発表] パウダージェットデポジション法の成膜メカニズムに関する研究 (2009)
  • 著者名/発表者名: 水谷公一, 渋谷寿彦, セパシザマティ, 吉原信人, 閻紀旺, 厨川常元
  • 学会等名: 2009年度精密工学会秋季大会学術講演会
  • 発表場所: 神戸大学
  • 年月日: 2009-09-11
• [備考]
  • URL: http://pm.mech.tohoku.ac.jp