微小粒子を用いた3次元マイクロ・ナノファブリケーション手法の開発

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14205024
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 島 進 京都大学, 工学研究科, 教授 (70026160)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 津守 不二夫 京都大学, 工学研究科, 助手 (10343237) ; 小寺 秀俊 京都大学, 工学研究科, 教授 (20252471)
• Keywords: 3次元マイクロファブリケーション / ラピッドプロトタイピング / 微小粒子 / 粒子積層 / 放電焼結 / 微小構造体

Research Abstract

昨年度の延長として,微粒子を液体中に懸濁させての噴射実験と,別に電圧を微小な領域の粉体の集合体に印加し,粉体を積層していくための基礎として,微小構造体作製を目的とした小型放電プラズマ焼結法(SPS)の実験も実施した.上記の2件について報告する.
1.噴射実験
溶液(イオン交換水とイオン交換水に平均粒径12nmのアルミナ粉末を分散)が供給されている細管ノズル(内径0.16mm)内に銅線を挿入して高電圧を印加した際に基板上に生成する液滴を供給液体の種類,出力電圧(電圧0〜10kV),電圧印加時間(時間幅1ms〜100ms)を変化させて高速度カメラで観察し,生成した液滴のサイズを調べたところ,以下のような結果を得た.
1.1液滴が生じ始めるために必要な電圧印加時間はイオン交換水のみの方が,粉末を分散させて溶液より小さい.また,電圧印加時間を大きくするにつれて,液滴の大きさは大きくなる.
1.2イオン交換水単体,粉末分散液いずれも印加電圧時間が大きくなると,液滴の大きさは一定値に近づくが,液滴の大きさは後者の方が小さい.
2.放電プラズマ焼結実験
パルス電源を利用した通電焼結実験により,焼結の有無の確認およびその焼結機構の考察を検討し,以下の成果を得た.
2.1従来のSPS装置よりもはるかに小さい電流でSUSやCuの微小焼結体が得られた.
2.2粉末粒子間での放電プラズマは観察されず,ジュール熱の効果の方が大きかったが,このほかに絶縁破壊による火花放電で焼結されることも確認された.
放電プラズマ焼結実験の成果については,5月に開催される平成16年度塑性加工春季講演会(日本塑性加工学会)ならびに平成16年度春季大会(粉体粉末冶金協会)で発表予定である.