ダイヤモンドは優れた物理的・化学的な特性を示す材料であり、限定的な利用にとどまっているダイヤモンドコーティングを幅広い応用に向けてダイヤモンドコーティングの自由度を拡大する研究に取り組んでいます。
ダイヤモンド膜の表面粗さの制御や複雑微細形状へのダイヤモンドコーティングに対応した技術を開発しました。これらの技術によって、幅広い分野にダイヤモンドコーティングを適用できる可能性があります。
機械の製造時や動作時の省エネルギー化のため、工具などの加工工具や機械部品の使用条件は過酷な動作が求められています。そのためには物理的に接触する表面の低摩擦化と耐摩耗性の向上が必須になっています。そこで、究極の耐摩耗材料であるダイヤモンドによる表面の高機能化を目指しています。現在、ダイヤモンドコーティングはCFRP（※1）の加工用工具のコーティングとして必須になっていますが、コーティング後研磨や基材形状の制限といったいくつかの課題が残され、一部の利用に限られています。この課題を解決することで金型や機械部品にダイヤモンドコーティングを利用できるようになります。
ダイヤモンドコーティングの課題を解決するため、プラズマCVD（※2）による新たなダイヤモンドコーティング技術を開発しました。この技術は、ダイヤモンドの合成時の炭素源である炭化水素の濃度を変調するという方法で、表面粗さの小さいナノ結晶ダイヤモンド膜（※3）が得られました。さらにマイクロ波と直流放電を組みわせた複雑形状にプラズマ生成が可能な手法をダイヤモンド合成に応用し、ダイヤモンド膜が得られることが確認されました。これらの技術により、工具や金型の高機能化に加え、ダイヤモンドコーティングを歯車などの機械部品にも適用可能になります。さらにダイヤモンドは熱伝導性も高いという特徴があることから、ダイヤモンドコーティングをヒートシンクなどへ応用する可能性も高まります。
具体的には、研磨レスなダイヤモンドコーティング金型の開発、ダイヤモンドコーティングされた機械部品の開発、高熱伝導ヒートシンクの開発などの研究に結びつくと考えられます。
| 研究情報 | ||
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| ジャーナル | 砥粒加工学会誌 | |
| タイトル | CH4濃度変調プラズマを用いたナノ結晶ダイヤモンド膜の合成 | |
| 著者 | 大西 亮多, 田中 一平, 川口 夏樹, 原田 泰典 | |
| メンバー | 大西 亮多, 田中 一平, 川口 夏樹, 原田 泰典 | |
| URL | https://doi.org/10.11420/jsat.68.399 | |
| 報告学会、展示会等の情報、 その他関連情報 | 表面技術協会、砥粒加工学会、精密工学会、日本材料科学会 大学見本市2024～イノベーション・ジャパン |
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