权益分类	功能权益	普通用户	{{item.name}}会员
{{category.name}}	{{benefitItem.name}}

サファイアのナノテクスチャ加工とナノ粒子の組み合わせによる摩擦低減とその持続効果

结合蓝宝石纳米纹理加工和纳米粒子减少摩擦及其持久效果

基本信息

批准号：
17H00329
负责人：
春日博
金额：
$ 0.35万
依托单位：
Institute of Physical and Chemical Research
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Scientists
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-17H00329/
关键词：
サファイア微細溝ナノテクスチャ

项目摘要

人工的に結晶成長させたサファイア(Al_2O_3)は、light emitting diode(LED)用基板や光学部品等に用いられている。また、高硬度であることから精密機器の摺動(しゅうどう)材への利用が期待されている。しかし、モース硬度9(ビッカース硬さ2200前後)を有し、機械加工が困難な材料の1つである。このような高硬度材料も、深さ100nm未満の領域では、荷重によって表面がゴムのように弾性変形する。この特性を利用し、刃先先端がnmオーダーの鋭さを持っていない場合でも、深さ10nm以下の溝加工が可能であり、微細な溝を組み合わせてnmオーダーの幾何学模様(ナノテクスチャ)を作製可能であることが明らかになった。そして、ナノテクスチャに対して粒径がnmオーダーのナノ粒子を組み合わせ、ボールベアリング効果による摩擦低減が期待できると考えた。摺動材への利用を視野に入れたナノテクスチャ加工実験の結果、工具送り速度を比較遅く(10mm/min以下)設定すると、溝両側が隆起した一方、比較的速く(50mm/min以上)設定すると、隆起が低減した。工具送り速度と隆起の間には強い相関があり、ナノ粒子との組み合わせに適した、隆起の少ないテクスチャ加工条件が明らかになった。また、ナノ粒子との摩擦試験を視野に入れた溝近傍への押し込み硬さ試験の結果、工具送り速度を比較的遅く(10mm/min以下)設定した溝近傍では、未加工領域と比較してビッカース硬さが14～24%減少した一方、比較的速く(25mm/min以上)設定した溝近傍では、硬さの減少は1.6～2.0%であった。硬さの減少には有意差があり、ナノテクスチャ近傍の硬さ減少を抑制可能な加工条件が明らかになった。

Artificial crystal growth is the most important factor in the development of optical components such as substrates for light emitting diodes (LEDs) and Al_2O_3. The utilization of high hardness and high hardness materials for precision machines is expected. Hardness 9(hardness around 2200), machining difficulty 1. The hardness of the material is 100nm, and the surface of the material is 100nm. The characteristics of this technology are utilized, the cutting edge is sharpened, and the groove processing with a depth of less than 10nm is possible. The geometric model of the fine groove is possible. For example, if the particle size is larger than nm, the friction will be reduced. The use of flexible material in the field of view into the processing results, tool feed speed to compare the setting (10mm/min or less), groove side to rise, the speed of comparison (50mm/min or more) to set, rise to reduce tool feed speed and lift time are strongly correlated with each other, and the particle size and lift time are significantly different from each other. The results of the friction test of particles and particles in the field of view are as follows: the hardness of the tool is reduced by 14~24% compared with the hardness of the raw area, and the hardness is reduced by 1.6~2.0% compared with the speed of the tool feeding speed (10mm/min or less). Hardness reduction is intentionally different, and the hardness reduction in the vicinity may be suppressed.