超高重力場を用いた傾斜機能薄膜材料の作製

利用超高重力场制造功能梯度薄膜材料

• 批准号: 16760015
• 负责人: 西山 貴史
• 金额: $ 2.37万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16760015/
• 关键词: 高重力場; 傾斜機能材料(FGM); 薄膜; 高速回転; 真空装置; レーザーアプレーション法; 原子レベルの沈降; 傾斜機能材料; 原子の沈降; 非接触加熱

組成や機能などが連続的に変化している材料は、傾斜機能材料(FGM : Functionally Graded Material)と呼ばれ、航空宇宙分野をはじめとして、エネルギー材料、オプトエレクトロニクス、生体材料などの様々な分野において研究が行われている。また、微少重力場を利用した研究がさかんに行われているのに対して、高重力場については積極的に利用した研究はこれまでにほとんど行われていない。本研究では、高速回転機構を利用した傾斜機能薄膜作製装置(超高重力場発生装置)を開発し、それを用いて2成分系薄膜物質の組成を傾斜化させる実験を行い、超高重力場が薄膜物質に及ぼす効果について調査を行った。16年度には真空チャンバー中の円板の高速回転によって高重力場を発生させる装置の設計・作製を行い、24時間以上の長時間でも安定に動作する回転数9,000rpmにて鉄シリサイド薄膜の組成傾斜実験を行った。しかし、予想していたような薄膜組成比の変化は見られなかった。組成傾斜が起こらない原因は、高重力場によって各原子にかかるボディーフォースが、サンプル物質の化学ポテンシャルと比較して小さく、原子移動が起こらないためであると考え、そのエネルギー不足を補う方法として、赤外線ランプによるサンプルの非接触加熱を試みたがほとんど効果はなかった。そこで17年度は、高エネルギーの粒子付着製膜法の一種であるレーザーアブレーション法(PLD法)に着目し、高速回転による高重力場下に置かれた基板にPLD法を用いて製膜することで、組成傾斜に必要なエネルギーを供給する実験を行った。その結果、鉄シリサイド(FeSi_2)を用いた実験において、重力方向でより重いFe原子の薄膜中での割合の増加が見られた。これらの結果から、高重力場とPLDの組み合わせは、傾斜機能薄膜材料を容易に作製する方法として有効であることが確認できた。

Functional Graded Material (FGM), Aerospace Division, Biological Division, Biological Division, Research Division, etc. Research on the utilization of small gravity field and high gravity field In this study, a high-speed return mechanism was used to develop a thin film manufacturing device (ultra-high gravity field generation device), and the composition of a two-component thin film material was tilted. Design and operation of the device for generating high gravity field during high speed rotation of the vacuum plate in 2016, and stable operation for a long time of more than 24 hours. Rotation number of 9,000 rpm. The composition of the film is different from that of the film. The reasons for the formation of tilt are: high gravity field, atomic movement, non-contact heating, infrared radiation, chemical composition of substances, comparison of small particles, atomic movement, etc. In 2017, a particle deposition method (PLD method) was used to deposit films on substrates under high gravity conditions. As a result, the separation of Fe atoms in thin films increases in the direction of gravity. The results of this study are as follows: 1. The method for easily fabricating thin film materials with high gravity field and PLD is confirmed.

项目成果

Fabrication Method of FGM Thin Films Using Very Strong Acceleration Field

强加速场FGM薄膜的制备方法

• 发表时间: 2005
• 期刊: Proc.56th Int.Astronautical Congress 2005 (CD-ROM)
• 作者: S.Ukai;K.Marumoto;et al.;K.Marumoto et al.;K.Marumoto et al.;Takashi NISHIYAMA;Takashi NISHIYAMA
• 通讯作者: Takashi NISHIYAMA

Fabrication of FGM Thin Films Using Very Strong Acceleration Field

使用强加速场制造 FGM 薄膜

• 发表时间: 2006
• 期刊: ANNUAL REPORT of the Faculty of Engineering Kyushu University 2005 (in press)
• 作者: S.Ukai;K.Marumoto;et al.;K.Marumoto et al.;K.Marumoto et al.;Takashi NISHIYAMA
• 通讯作者: Takashi NISHIYAMA

高速回転を利用した傾斜機能性薄膜作製装置、方法及びその方法で得られた物質

利用高速旋转生产功能梯度薄膜的装置和方法以及通过该方法获得的物质

• 发表时间: 2004