2022 年度研究成果報告書

プラズマ気液界面反応制御による新規プラズマ/溶液ハイブリッド接合プロセスの開発

研究課題

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研究課題/領域番号	21K18619
研究種目	挑戦的研究(萌芽)
配分区分	基金
審査区分	中区分14:プラズマ学およびその関連分野
研究機関	名城大学
研究代表者	内田儀一郎名城大学, 理工学部, 教授 (90422435)
研究期間 (年度)	2021-07-09 – 2023-03-31
キーワード	プラズマジェット / 金属/樹脂接合 / プラズマ気液界面 / 活性酸素種 / シランカップリング溶液
研究成果の概要	独自に開発した高密度高周波(60 MHz)プラズマジェットを各種樹脂(PC,PA,PE,PS,PP)と金属(SUS304,鋼板)に照射して熱接合するプラズマ熱圧着法を開発した。その結果、全樹脂で従来熱接合と比べ高い接合強度が得られ、金属表面にシランカップリング溶液を塗布したプラズマ溶液ハイブリッドプロセスでさらに接合強度は増強した。最終的に樹脂/ステンレス接合で従来熱接合の3～12倍、樹脂/鋼板接合で2～4倍の高強度接合を達成した。本研究で、シランカップリング溶液と高周波プラズマジェットとの反応を利用したプラズマ/溶液ハイブリッド接合法が樹脂/金属接合に有効であることを実証した。
自由記述の分野	プラズマ応用
研究成果の学術的意義や社会的意義	炭素繊維強化プラスチックの応用展開において、マトリックス材の樹脂と金属との接合が重要な技術となる。従来の金属/樹脂間の熱圧着は基本的に極性官能基を有する樹脂にのみ適用可能であった。本研究の社会的意義は、高周波プラズマジェットを熱源とする新た熱圧着法を開発することにより、広範囲の熱可塑性樹脂に熱接合の適用範囲を拡大し、さらに従来熱圧着法よりも高い接合強度を達成した点にある。また、本研究の学術的意義は、シランカップリング溶液と高周波プラズマジェットとの気液界面での化学反応を利用した新たなプラズマ溶液ハイブリッド接合法が樹脂/金属接合に有効性であることを実証した点にある。