Research
切る、削る、磨く。ものづくりの根幹となる機械加工技術は、「地味」で「泥臭い」技術である、多くの人はそう感じるでしょう。しかし、最先端の材料をミクロンレベルで薄く切り出し、表面をナノレベル以下の凹凸に磨く。 新しく優れた性能を持つ材料を生かすも殺すも加工技術が命運を握ります。
次世代の電気自動車、スマートフォンやタブレット、高効率LED照明。これらのデバイスには先端電子材料が使用されています。これらの材料は従来にない優れた 性質を有しますが、その性能を十分に引き出し活用するにはきわめて高度な加工技術を要します。わたしたちの研究室では、原子･分子の視点で加工をデザインし、機械加工を“Science”しています。従来の技術では達成できない材料の新たな機能を創出します。
コアシェル粒子を活用したSiCのパッドフリー電解援用研磨技術
SiCは次世代の電気自動車等に搭載される電力制御機器等への応用が期待される電子材料です。優れた電子物性を有する反面、ダイヤモンドに次ぐ硬度のため、加工がきわめて困難な材料です。本研究では，電気分解作用によって化学的にSiC表面を改質（酸化膜の生成）し、その酸化膜をポリマー粒子@CeO2コアシェル粒子*によって除去することで高効率な研磨加工を行うことを提案しています。ポリマー粒子の周囲に微細なCeO2を付着させたコアシェル粒子により，従来の研磨加工に必須である消耗資材「研磨パッド」を使用せず、SiCの表面をサブナノメートルまで平滑化することに成功しています．
※コアシェル粒子：ポリマー粒子をコア（核）としその周囲に微細な粒子層（シェル）を付着させた2層構造を有する粒子
多成分コアシェル粒子の開発とサファイア基板向け高機能磁気援用研磨技術への応用
コアシェル粒子において、シェルを構成する粒子は単一成分に限りません。本研究では複数成分の微粒子がシェルを構成する多成分コアシェル粒子を開発し、それを高機能研磨技術へと応用しています。具体的には、磁性粒子と研磨材（砥粒）の組み合わせからなるコアシェル粒子は、砥粒による加工作用と磁性を有するという二つの機能を一つの粒子に持たせることができます。これをサファイア基板の磁気援用研磨*に応用した結果、従来技術に比べて高効率に優れた表面粗さを達成することが可能となりました。
※磁気援用研磨：磁場を利用した研磨技術。磁性粒子と砥粒を混合した研磨剤を使用し、磁場によって研磨剤を加工を施したい部位に集中して研磨を行う方法。スマートフォンの筐体の研磨にも使用されている。
Ce触媒による砥粒フリーガラス研磨技術の開発とSiCの精密電解援用研磨への応用
ガラスの研磨には一般的に酸化セリウム（CeO2）研磨材が使用されています。CeO2はガラスに対して高い研磨効率が得られる一方、産出が一国に集中するなど供給にリスクのある材料です。本研究では、砥粒を全く使用しない新たな研磨技術を開発しました。Ceの金属薄膜を研磨工具上に成膜し、Ceとガラス間の化学的な作用によって加工を行います。これにより、ガラス表面をサブナノメートルの表面粗さまで加工することに成功しました。また、電解酸化の組み合わせによりSiCの研磨へも応用が可能となっています。
