カーボンナノチューブを利用した導電性材料の新しいナノ加工技術の開発

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導電性があれば材料の硬度や強度に関わらず加工が行える放電加工では,現在のところミクロンオーダー形状の加工が限界で,ナノメートルオーダーでの加工は不可能とされている.ナノオーダーの放電加工(以下,ナノ放電加工と呼ぶ)が実現されていない理由として,ナノオーダーの工具電極の作成が容易でないことが挙げられる.本研究は,走査プローブ顕微鏡(SPM)に用いられる高アスペクト比プローブや,電解加工により作成した極小径電極を工具電極として使用し,未だ報告例のないナノ放電加工を試み,新たな導電性材料のナノ加工技術として確立させることを目的とする.平成18年度の研究において,電解加工により製作された直径1ミクロン以下のタングステン電極を製作し,それを用いて放電加工を行った。その結果,内径がサブミクロンオーダーである穴加工が実現され,ナノ放電加工の可能性が示された.平成19年度においては,さらなる微細な放電加工を行うため,より小径の電極を使用することにした.電解加工により製作されたタングステン電極より小径のものとして,SPM用プローブを電極として使用した.当初の計画ではカーボンナノチューブプローブを用いる予定であったが,その後入手不可能になったため,シリコンプローブで代用した.このプローブは直径が100ナノメートルでそのアスペクト比は10以上あり,カーボンナノチューブプローブに匹敵する径・アスペクト比をもっている.このシリコンプローブで亜鉛に対して穴あけ加工を試みた結果,内径0.6ミクロン以下の極小径の穴加工に成功した.これは放電加工によるものでは最小径の加工例であり,ナノ放電加工が可能であることを示している.ただし,加工中に短絡が頻発し,深穴の加工は行えなかった.