高機能性シリカガラスを作製するための3Dプリンタ光造形プロセスの解明

阐明用于生产高功能石英玻璃的 3D 打印机立体光刻工艺

• 批准号: 21K04738
• 负责人: 藤野 茂
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04738/
• 关键词: シリカガラス; ３D プリンタ; 積層造形; 焼結; 光重合; 省エネルギー製造プロセス; 成形加工; 付加製造法; 光造形; 粉末焼結; 透明

光・電子部品産業ならびに医療機器向けに、安価で複雑形状を有する3次元構造ガラス（3Dシリカガラス）の開発が望まれている。しかしながら、製造プロセスの複雑さ、多大な熱エネルギー消費等の問題により、3Dシリカガラスの研究開発の進展は樹脂や金属に比べ遅れている。本研究では基礎的見地から未だ解明されていない光造形法による3Dガラス製造プロセスの提案を行い、製造プロセスの材料設計指針を明らかにする。具体的には出発原料である光硬化性モノマー溶液中のシリカ粒子の分散・凝集状態特性を実験的に把握するため、シリカ分散スラリーの粘度に及ぼすモノマーの影響について溶解度パラメータ(SP値)を用いて考察する。更には、スラリーに対するLED光照射エネルギーと光硬化速度との相関を明らかにし、シリカガラスの光造形プロセスの解明することを目的とする。従来、ガラス、セラミックスをはじめとするバインダーを用いた機能性複合材料製品は原料粉末を分散媒中に分散させたスラリーの状態で扱われ、その後の工程として、脱水、乾燥などを得て最終製品となる。すなわち、出発原料であるスラリー特性の十分な理解と制御が重要となる。本年度は昨年度に引き続き、単官能、多官能アクリルモノマー溶媒の選定と設計に際し、10種類の様々な分子構造を有する溶解度パラメーター (SP値)をFedors法により求め、シリカ粒子とモノマーの相互作用の指標として粘性測定を行った。その結果、シリカ粒子のSP値との差が小さいモノマーになるにつれ、粘性値は低下し、分散性が向上する傾向が見られた。更に、分散スラリーへの光硬化照射エネルギーと硬化速度の関係はモノマーの分子構造に大きく影響することが明らかになりつつある。

The development of 3D structures in the optical and electronic components industry and in the medical equipment industry is expected. The progress of research and development of 3D technology is related to resin and metal. This study provides a basic insight into the development of optical fabrication methods for 3D fabrication and material design guidelines for fabrication. The effect of photohardenability on the dispersion and aggregation state of particles in solution was investigated. In addition, LED light irradiation, light curing speed and light curing speed are related to the purpose of light irradiation, light curing and light curing. Functional composite material product Raw material powder is dispersed in the dispersion medium, and then the final product is obtained by subsequent engineering, dehydration and drying. It is very important to understand the characteristics of raw materials and control them. This year, compared with the previous year, the selection and design of solvents for monofunctional and multifunctional solvents were carried out in the Fedors method for the determination of solubility and viscosity of 10 kinds of molecular structures. As a result, the SP value difference of the particles is small, the viscosity value is low, and the dispersion tends to increase. Furthermore, the relationship between the light curing rate and the molecular structure of the dispersion is different.

项目成果

シリカガラス製ピックを用いたエレキギター弾弦の音色の評価

使用石英玻璃拨片评估电吉他琴弦的音色

• 发表时间: 2022
• 作者: 伊藤慎一郎;藤野茂
• 通讯作者: 藤野茂

光重合法を用いた希土類イオンドープシリカガラス焼結体の作製

光聚合法制备稀土离子掺杂石英玻璃烧结体

• 发表时间: 2022
• 作者: 手嶋 諒治 ;本田 真士;村田 貴広;藤野 茂
• 通讯作者: 藤野 茂

複雑形状を有する透明焼結シリカガラスの３D光造形法に関する研究

复杂形状透明烧结石英玻璃3D立体光刻研究

• 发表时间: 2021
• 作者: Ikeda Yuji;Soriano Joey Kim;Ohba Hironori;Wakaida Ikuo;藤野 茂
• 通讯作者: 藤野 茂

Fabrication of Transparent Silica Glass by Powder Sintering Method Aiming Desired Shape Molding

通过粉末烧结法制造透明石英玻璃以实现所需形状成型

• DOI: 10.2497/jjspm.69.73
• 发表时间: 2022
• 期刊: Journal of the Japan Society of Powder and Powder Metallurgy
• 作者: 石田 和也;田代 真一;野村 和史;Wu Dongsheng;田中 学;藤野茂
• 通讯作者: 藤野茂

Laser Fabrication Method for 3D Complex Silica Glass

3D复合石英玻璃的激光制造方法

• 发表时间: 2023
• 作者: Kazuya Ishida;Shinichi Tashiro;Kazufumi Nomura;Dongsheng Wu;Manabu Tanaka;Shigeru Fujino
• 通讯作者: Shigeru Fujino