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高機能トライボ表面プロセス部会、第22回例会を開催

　表面技術協会 高機能トライボ表面プロセス部会（代表幹事：岐阜大学 上坂裕之氏）は12月7日、名古屋市天白区の名城大学で「第22回例会」を開催した。

開催の様子

 

　高機能トライボ表面プロセス部会は、自動車の低燃費化・高性能化などへの高機能トライボ表面の寄与が増してきていることを背景に、自動車関連・コーティング関連企業や、大学・研究機関などが参加しての分野横断的な議論を通じ、低摩擦／高摩擦、耐摩耗性などに優れた高機能トライボ表面のためのプロセス革新に向けた検討を行う場として、2014年に設立された。

　今回は上坂会長の開会の挨拶に続いて、以下のとおり講演が行われた。

・「反応性プラズマによる透明導電膜の正イオン蒸着技術および負イオン照射」北見尚久氏（住友重機械工業）…プラズマ成膜における反応性プラズマ蒸着（Reactive Plasma Deposition、RPD）の特長（成膜フラックスの高イオン化率や化学結合に適した成膜粒子エネルギーの制御が可能など）やRPDで得られるITO膜とGZO膜の特長について述べた。また、成膜粒子解析技術として基板への飛来粒子定量分析（中性粒子と正イオン）、RPDによる薄膜成長の機序解析（ITO膜の移動度と成膜レートのエネルギー依存性、GZO膜の成長促進因子と点欠陥制御）、酸化物成膜といったRPDの産業展開、酸素負イオン照射技術（Reactive Nion）の特長と酸化物への酸素負イオン照射効果について紹介した。

・「HiPIMSによるDLC硬質化の最先端」太田貴之氏（名城大学）…HiPIMSによるDLC成膜の方向性として高硬度化とドロップレットレス化（低摩擦係数）を掲げ、そのアプローチとしてパルス波形（大別してシングルパルスとダブルパルス）と希ガスを用いた手法を紹介した。シングルパルスHiPIMSによるDLC成膜（イオン（炭素、アルゴン）の挙動と硬度）やダブルパルスHiPIMSによるDLC成膜（パルス間隔の効果）について報告。パルス条件の調整によって成膜速度と硬度の向上が両立できると総括した。さらに、シングルパルスHiPIMSにおける希ガス（アルゴン、ネオン、キセノン）の効果について紹介した。イオンフラックスが少ないキセノンにおいて高硬度のDLC膜が得られた理由として、高質量キセノンのボンバード効果が高硬度化に寄与する可能性を示唆した。

・「地熱発電システムにおける低付着カーボンコーティングの開発」中島悠也氏（富士電機、Zoom講演）…地熱発電における出力低下要因となるシリカスケールの付着抑制に向け、化学的に析出付着するシリカに対してDLCによる低付着化を行った結果、シリカの析出付着モードに対して低付着なDLC化学構造を明確化、低sp2結合量、高水素含有量でシリカ付着量が低減した。また、DLCにおけるシリカ低付着モデルを解明、sp２減、水素含有向上によるシリカ付着力低減効果を明確化した。さらに、蒸気系統（タービン翼）から、熱水系統（管内）への展開を担い、DLC管内成膜プロセスを構築、蒸気／熱水系統ともにシリカの付着を劇的に抑制できることを確認。DLCは地熱発電で問題となっていたシリカスケールに対して抜本的かつ新しい解決手段で、地熱発電の事業性向上に寄与できると総括した。

　続いて、名城大学 太田研究室の見学会が実施された後、閉会した。

見学会の様子

 

kat 2023年12月12日 (火曜日)

ナノ科学シンポジウム2023がハイブリッド開催

　ナノテクノロジーと走査型プローブ顕微鏡（SPM）に特化した「ナノ科学シンポジウム（NanoScientific Symposium Japan 2023 : NSSJ2023）」が10月27日に東京都文京区の東京大学 浅野キャンパス 武田ホールで、対面参加とオンライン参加からなるハイブリッド形式で開催された。主催は関東学院大学材料・表面工学研究所とパーク・システムズ・ジャパンで、協賛はNanoScientificとヤマトマテリアル、Ark Station、後援は日刊工業新聞社とメカニカル・テック社。

参加者による記念撮影

　科学技術の革新によりナノ科学では材料、表面を計測・解析する方法も各種発展している。特に、SPMの登場により、 ナノレベルでの表面計測・解析の基礎技術としての重要性が日々増している。ナノ科学シンポジウム（NSSJ）は、走査型プローブ顕微鏡を用いた 材料科学、半導体およびライフサイエンス分野の最先端の研究情報を共有・交換するSPMユーザーシンポジウム。2020年から開催され4回目となる今回は、以下の登壇者による講演のほか、ポスター発表がなされた。

・特別講演「ナノテクノロジーとナノ原子（＝水素）考察」西 和彦氏（日本先端工科大学（仮称））…注目される水素を作るナノテクノロジーの着想点として、粒子の大きさを小さくし総表面積（反応面積）を大きくする、反応温度を上げる、反応気圧を上げるという化学反応の加速や、究極の水素ビジネスである水を還元して水素にする還元剤の研究、水素を貯蔵・デリバリーするナノカプセルの生成のほか、常温核融合もどき、常温超電導の周辺、元素間融合など、ビジネスになる理論・実学の追求を目指し新設する日本先端工科大学（仮称）の研究分野の一端を紹介した。

特別講演を行う西氏

・「AFMナノインデンテーションによる１次元グラフェン歪み格子の作製」田中悟氏（九州大学）…グラフェンに歪み（勾配）を加えると発生する「擬磁場」は電子の運動を仮想的に表す「場」であるが、実際の電子はあたかも磁場下にあるような運動を行う。この擬磁場を周期的に形成することでランダウ量子化，無磁場の量子異常ホール効果の観察が期待されるが、そのためには１･２次元周期歪みグラフェンの形成が必要となる。ここでは１次元歪み格子の実現のため、AFMナノインデンテーションによるSiC表面への周期的ナノトレンチ構造の形成とグラフェン転写による歪みの導入を試みた結果を議論した。

・「SPM技術を用いた全固体電池の評価」富沢祥江氏（太陽誘電）…全固体電池のサイクル特性やレート特性などの性能向上を図る上で、効率的・効果的な解析技術が不可欠となる。全固体電池の詳細な動作解析を行う目的でSPM装置を導入した。SPM技術の中でもケルビンプローブフォース顕微鏡（KPFM）による電位分布評価は、電池を駆動させながら（operando計測）、電極内部の電位変化を可視化できるため、不良箇所を特定したり、正負各極の動作メカニズムを詳細に解明したりできる強力な手法である。ここではKPFM以外にも、SPMを活用した材料物性の評価事例、全固体電池デバイスの解析事例を紹介した。

・「3D Heterogeneous Integrated System Chip Technology」G.P. Li 氏（カリフォルニア大学 ）…ここでは、将来のエッジシステムとして、統合センシングやワイヤレス通信、AIデバイスを支える3Dヘテロジニアス集積システム（3D HIS）チップ技術を取り上げた。3D HISはムーアの法則を超える半導体のナノエレクトロニクスを実現する。提案された3D HISチップ技術の研究は、相対的な人認知機能を模倣する多機能3Dシステムの開発に注がれていると述べた。

・「薄膜デバイスにおける巨大磁気回転効果」能崎幸雄氏（慶應義塾大学）…マクロな回転運動から磁気を生み出す磁気回転効果は、約100年前にアインシュタイン、ドハース、バーネットによって発見された。しかし、キロヘルツオーダーの高速な回転運動でも地磁気程度の微弱な磁気しか生み出せなかったため、これまでその応用研究はほとんど行われてこなかった。講演者は、最新のナノテクノロジーを駆使することにより、薄膜デバイス内にギガヘルツオーダーの超高速な回転運動を生成し、巨大な磁気回転効果を生み出すことに成功した。当日は、磁気回転効果の基礎とその薄膜デバイス構造を概説し、磁気回転効果のデバイス応用についてその可能性を語る。

・「AFM Methodologies for Quality Assessment of Lithium-ion Battery Electrodes」Seong-Oh (Jake) Kim氏（Park Systems）…リチウムイオン電池 (LIBs) はスマートフォンやノートパソコン、EVなどのポータブル蓄電デバイスとして広く使われている。LIBs のnmスケールでの形態と電気特性との相互作用を理解することは、LIBs の性能と品質管理の進歩の上で極めて重要となる。ここでは、AFMを用いてLIBs の電極材料の分析を実施、LIBs のカソードとアノードの活材料の役割や、バッテリーの容量と電力に及ぼすそれらの影響を浮き彫りにした。

・「ダイヤモンド半導体デバイスの作製とインチ径ウェハの成長メカニズム」嘉数 誠氏（佐賀大学）…ダイヤモンドはバンドギャップが5.47eVのワイドギャップ半導体で、絶縁破壊電界、熱伝導率、キャリア移動度が高く、シリコン、シリコンカーバイド（SiC）、窒化ガリウム(GaN)を超える大電力・高効率パワー半導体として期待されている。ここでは、サファイア基板とMgO基板を用いた場合を比較し、ダイヤモンドの初期成長表面をAFMで観察し、結晶品質を決める成長機構を調べた。

・「半導体光デバイスと通信・センサーへの応用」荒川太郎氏（横浜国立大学）…半導体レーザーをはじめとする半導体光デバイスは、光ファイバー通信、センシング、分光分析、加工、医療・バイオなどさまざまな分野に応用され、光エレクトロニクスと呼ばれる工学分野の中心を担っている。化合物半導体光デバイスは主にレーザーや発光ダイオード、光変調器、光スイッチなど能動素子として使用され、シリコン光デバイスも発光素子を除く能動・受動素子として使用されている。ここでは化合物半導体とシリコン光デバイスを中心に、それらの動作原理と光ファイバー通信やバイオセンサー・ガスセンサーへの応用例を紹介した。 

・「AFMによる粘弾性計測の最新の展開」中嶋 健氏（東京工業大学）…AFMを用いて粘弾性計測を行う試みにはいくつかの方法がある。ここでは、それらについて概観するとともに、特に貯蔵弾性率・損失弾性率などを画像化できるナノ粘弾性計測手法（nanoDMA）について、原理と最新の展開を紹介した。例えば、フィラーと高分子マトリックスからなるナノコンポジットの界面の粘弾性について、マトリックスがゴム状態にある場合とガラス状態にある場合で界面の振る舞いが異なっている。それを可視化した最近の論文について詳しく述べた。

　当日はまた、30件のポスター発表が実施され、選考委員により最優秀賞１名、優秀賞２名が以下のとおり選考された。

◆最優秀賞
・「分子応答型DNAナノポアを用いたATP計測技術の確立」赤井大夢氏（長岡技術科学大学）

◆優秀賞
・「原子層モアレ超格子直接観察用資料の作製」川瀬仁平氏（東京大学）

・「Mapping force inside living cells by AFM in response to environmentalstimli」王 洪欣氏（物質・材料研究機構）

ポスターセッション表彰式のようす

 

kat 2023年12月12日 (火曜日)

トライボコーティング技術研究会、令和5年度第2回研究会を開催

　トライボコーティング技術研究会（会長：理化学研究所 大森 整 主任研究員）は10月5日、東京都板橋区の板橋区立グリーンホールで「第148回研究会：令和5年度第2回研究会」を開催した。今回は、マイクロ加工シンポジウム「第51回 マイクロファブリケーション研究の最新動向」のトライボセッションとして開催された。「第10回板橋オプトフォーラム」も同時開催された。トライボセッションでは以下の発表があった。

会場の様子

・「株式会社オンワード技研の会社概要とコーティング技術について」川畠丈志氏（オンワード技研）…熟成してきた自社の強味として、1990年代から手がけているDLC技術の業界に対する認知度の高さや、T字型フィルタードアーク方式の装置など自社開発の装置（保有装置15台中自社開発装置が10台）があること、DLC膜一つをとっても各種製法による水素含有DLC（a-C:H）コーティングから水素フリーDLC（ta-C）コーティングまで顧客ニーズに合わせたさまざまな膜の提案ができること、年間140万点の受託加工において欠けなどのハンドリングミスが8点という、コーティングの前後処理から膜の試験測定評価までの徹底した品質管理体制などをアピールした。

講演する川畠氏

　当日は企業展示コーナーが併設され、トライボコーティング関連ではRtec-Instrumentsが多機能トライボメーター（摩擦摩耗試験機）や三円筒転がり疲労・耐ピッチング性評価試験機などのトライボロジー試験機を紹介したほか、オンワード技研が各種DLCとそれらを施した切削工具のサンプルを展示した。また、東京理科大学 佐々木信也研究室（主宰：佐々木信也教授）が充実した試験分析評価装置を保有し各種のトライボロジー試験が可能なトライボセンターについて、埼玉工業大学 長谷研究室（主宰：長谷亜蘭准教授）が光学・精密部品の生産技術に寄与するアコースティックエミッション（AE）センシングとトライボロジーについて紹介した。

Rtec-Instrumentsの展示ブース

 

kat 2023年12月12日 (火曜日)

表面改質展・真空展2023など7展が開催

　「表面改質展2023」「真空展2023」「2023洗浄総合展」など7展（主催：日刊工業新聞社など）が11月29日〜12月1日、東京都江東区の東京ビッグサイトで開催された。表面改質関連では、以下のような出展があった。

表面改質展2023のようす

　三洋貿易（ https://sanyo-trading.co.jp/ ）は、ドイツ・KRUSS（クルス）社製のコーティング表面を計測するハンディ3D接触角計「Ayriis」を紹介した。同品は3D接触角の測定に対応したPC不要のハンディ接触角計。ワンクリックのわずか数秒で、表面のぬれ性を示す接触角を全自動で評価できる。測定フード内に90個のLED光源が液滴を覆うように配置されており、液滴表面で反射されるこれら光のパターンを2台のカメラで解析することによって接触角を算出する。液滴法は固液界面のベースラインを読み取る必要があり、場合によってはそこで機器由来または使用者由来の誤差が発生するリスクがあったが、3D接触角ならベースラインを読み取る必要がないため、初めて装置を触る人でも熟練者と同じ測定精度を保つことができるという。

三洋貿易のブース

　東京電子（ https://www.toel.co.jp/ ）は、ベリリウム銅合金（0.2％BeCu）製の真空構造材を展示した。ベリリウム銅による真空構造材は熱伝導率が極めて高く、熱輻射率が高いことが特徴。一般的に真空構造材に用いられているステンレスと比較すると熱伝導率は13倍高く、熱輻射率は1/7以下であることから、高温にならずガス放出を大きく抑えることができる。同社ではベリリウム銅が真空構造材として適応するために加工後、研磨工程、還元・脱ガス工程、バリア膜形成工程を行い、さらなる低ガス放出、低水素放出、低温化、耐水素吸着化を実現している。

東京電子のブース

　東ソー（ https://www.tosoh.co.jp/ ）は、、PVDやCVDコーティングなどのドライコーティングの前処理に適した炭化水素系高機能洗浄方法「HC-WSエマルジョン洗浄」の紹介を行った。この洗浄方法は、水切り剤である「HC-WSシリーズ」に水を加え、超音波等でエマルジョン化させた液中でワークの洗浄を行う。洗浄後は、HC-250もしくはHC-370で容易にリンスをすることができる炭化水素と水の両方の洗浄作用が兼ね備わっているため、油性から水溶性の汚れまで幅広い汚れを除去できるとともに、乾燥した水溶性加工油や異物等に対しても極めて優れた除去能力を発揮する。また水洗浄と異なり、錆びの心配もない。さらに、液管理が容易なことも特徴の一つだという。同社では、洗浄試験の依頼も受け付けている。

東ソーのブース

　ナノテック（ https://www.nanotec-jp.com/ ）は、開発用小型HiPIMS成膜装置「ICF330-SP」の展示を行った。同装置は大電力マグネトロンスパッタリング（HiPIMS）でのコーティングに機能を特化した小型の成膜装置。機能特化によりコストを抑え低価格で提供できるようにした。キャスターを取り付けコンセントによる給電とすることで装置の移動を可能にしている。同装置は2024年春頃の販売を予定しており、現在は試作や機器のレンタルに対応しているという。また、同社のコーティング受託加工の売上の約半分を占める医療用のDLCコーティング「生体適合性ICFコーティング」についても紹介を行った。

　不二WPC（ https://www.fujiwpc.co.jp/ ）は、機械部品や金型の疲労強度を向上するWPC処理やDLCコーティング、これらの複合技術を紹介した。また、グループ会社のサーフテクノロジーが手掛ける食品分野では、小麦粉やコーンスターチなど食品粉体のホッパーやフルイなどへの付着を抑制する効果があり採用実績の多いショットピーニング技術「マイクロディンプル処理®」をベースに、より細かい粉体の付着抑制効果を実現しつつ、食中毒の原因となる大腸菌や黄色ブドウ球菌などの繁殖を抑制、さらには死滅させる技術を紹介した。マイクロディンプル処理による食品粉体の付着抑制（食品ロスの防止）・滑り性向上（生産性向上）の提案に加えて、新たに抗菌性付与という点を謳っていくことで、ユーザーである食品加工工場でのコーティング不使用による異物混入防止に加えて、煩雑なサニテーション作業の低減が可能になることを訴求していく。

不二WPCのブース

　レスカ（ https://www.rhesca.co.jp/ ）は、DLCコーティング膜を中心とした硬質被膜などの界面強度評価を行う摺動型はく離強度試験機「OST3000」の実機を展示した。同試験機は、測定途中に任意のタイミングで圧子と試料両方の摩耗状態の観察を行う。装置の測定結果として得られる印加荷重および摩擦力（摩擦係数）の出力と別に任意タイミングでの摩耗痕観察画像を取得することで、摩耗の進行状況や、摩擦力（摩擦係数）変化発生要因解析や、破壊起点の解明等に使用できる。測定モードはステップ荷重、リニア荷重、一定荷重（距離）を用意。標準で測定対象物及び圧子の摩耗痕を観察するCCDカメラを装備しているが、AFMや白色干渉顕微鏡等を追加することも可能。

レスカのブース

 

admin 2023年12月11日 (月曜日)