| 研究課題/領域番号 |
22K03838
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
木村 文信 東京大学, 生産技術研究所, 助教 (10739311)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| キーワード | 金属・樹脂直接接合 / 界面ナノ計測 / 接合メカニズム |
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| 研究実績の概要 |
射出成形された樹脂材と表面に微細テクスチャが修飾された金属材を直接接合させる成形接合において，接合に寄与する界面特性の評価手法の確立を目的としている．射出成形条件によって変化する界面の樹脂特性の局所的評価や，界面の微細形状の定量表現手法の開発を検討している．
初年度にあたる2022年度は，まず研究に利用する樹脂材の選定とその材料における基本条件の探索を行った．汎用樹脂であるPP（ポリプロピレン）とエンプラであるPBT（ポリブチレンテレフタレート）を選定した．PBTに関してはこれまでの研究で多くの知見を蓄えているため，PPにおける基本的な射出成形条件の確立やその他の評価手法の確立を重点的に進めた．
界面の微細形状の計測としては，接合させる前の金属表面の形状を各種顕微鏡で観察・計測することに加えて，接合させた後に金属のみを溶解させることで樹脂面を露出させ，樹脂の露出面に転写形成されている微細テクスチャの観察・計測手法の確立を進めた．PPにおいては，可視光が表面で適切に散乱しないため，直接微細構造を計測することは難しいが，表面にスパッタリングを施すことで容易に計測できる手法を確立した．また，金属表面の形状計測手法として，高周波電流による表皮効果を利用した計測手法を提案し，その計測手法の検討を開始した．
界面における樹脂特性の局所評価としては，AFM（原子間力顕微鏡）を用いた樹脂表面のナノスケールでの機械特性（弾性率，硬度など）の評価を検討した．PBTにおけるナノスケールでの弾性率計測を複数種類のAFMを用いて行うことで，射出成形条件によってPBTが局所的に劣化している様子などを確認できた．
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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
汎用樹脂PPを採用したことで，当初の計画では予定していなかった「適切な射出成形条件の探索」を行う必要が出たが，条件の決定やPPを評価するための基本手法の確立（例：表面のスパッタリングなど）は順調に進んだ．そして，当初の予定通り，AFMを用いた界面の機械特性の評価手法を進めることができた．
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| 今後の研究の推進方策 |
今後は，より多様な条件で作製したサンプルを対象として，各評価手法の検討をさらに進める．
様々な手法で微細テクスチャを金属材表面に形成し，その形状を定量的に評価する．また，接合させた樹脂材の転写形状も，これまでに確立した手法を用いて評価する．樹脂を成形する際により幅広い条件を設定することで，転写形状や機械特性・物理化学特性が異なる様々な樹脂サンプルの作製を検討する．
加えて，接合サンプルの断面から，界面における各特性の局所的評価（AFMを用いるものなど）を新たに検討し，界面の様子をよりダイレクトに把握し，接合メカニズムの解明を進めていく．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
特性評価の一部には，有償で外部機関の受託分析を利用する予定であったが，企業に協力していただくことで，無償で実施できたものがあった．そのため，受託分析にかかる費用を当初の予定から削減することができた．
今後は，サンプルの作製条件を変更させたときの特性評価を重点に進める．そのため，サンプル作製のための費用や受託分析にかかる費用がより多く必要になると予想できる．本年削減できた費用を次年度の多様なサンプルの作製・評価にかかる費用にあてるため，次年度使用額が生じた．
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