【研究分野】材料加工・組織制御工学

【研究領域課題番号】16H02406 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

構造・機能材料 / 材料加工・処理 / 薄膜 / プラズマ加工 / アダマント / 構造・機械材料

【研究成果の概要】

ホウ素・炭素・窒素からなるアダマント膜を体系化し，超耐摩耗性と防汚性を合わせ持つメカニカルコーティングを実現することを目的として，薄膜の組成と機械的特性の関係をB-C-N三元図上で体系化した結果，a-BCN膜の炭素含有量の機械的特性への寄与が大きく，C含有量が50 at.% を下回ると耐摩耗性特性が大幅に低下するが，逆に耐熱性は向上することが示唆された。そしてB及びNの含有量を微量に制御することでDLC膜より耐摩耗性に優れることが明らかになった。さらに微量のBを含むアモルファス炭素膜は，血小板の付着も少なかった。これは今後の耐摩耗性コーティング設計の新たな指針を与える知見である。

【研究の社会的意義】

ダイヤモンドや立方晶窒化ホウ素を始めとする結晶のアダマント材料は，極めて高い機械的特性を有することが知られている反面，アモルファスアダマント材料についての系統的な特性把握は行われていなかった。本研究でホウ素・炭素・窒素からなるアダマント膜を三元図上で体系化したことは，学術的に大きい意義のあるものといえる。さらに，膜の機械的特性が炭素量と大きく関係し，Bを微量（～2.5 at. %）に制御することで，比摩耗量がC100%の場合よりも低く，かつ血小板の付着も低いことが明らかになり，今後の耐摩耗性コーティング設計の新たな指針を与える知見を得ることが出来たのは，社会的に意義のある研究結果である。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2016-04-01 - 2020-03-31

【配分額】43,810千円 (直接経費: 33,700千円、間接経費: 10,110千円)

【研究分野】材料加工・処理

【研究領域課題番号】14605022 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

アダマント / 薄膜 / 機械的応用 / 化学的・バイオ応用 / 電子デバイス応用 / 表面ナノ構造 / 表面ナノ加工 / 表面の電子・化学機能

【研究成果の概要】

アダマント材料は,高い硬度とヤング率などのさまざまな魅力ある特性を備えた共有結合性軽元素材料である.これには,ダイヤモンドを代表的とするホモアダマント,立方晶窒化ホウ素をはじめとするヘテロダイヤモンド,ダイヤモンド状非晶質炭素膜のようなアモルファスアダマントなどがある.本科学研究費では,アダマント薄膜の機械的応用,化学的・バイオ応用,電子デバイス応用などの観点から,これまで個々に行われてきたアダマント薄膜研究を整理統合して,課題解決の方策を探るとともに,特異な表面物性を利用した新機能への展開を図ることを目的とする.特に,これらの成果を基にして本研究を特定領域研究に発展させることを期待している.このため,アダマント薄膜表面のナノ機能デザインに関して,表面ナノ構造,表面ナノ加工,表面の電子機能,表面の化学機能の四つの観点から,国際会議や国内学会講演会等の発表状況を中心に調査研究を行った.同じアダマント材料であっても,材料ごとに応用展開を図ろうとする分野が異なっていることが明らかとなった.特に,ホモアダマントであるダイヤモンドについては,表面を終端するH原子の官能基への置換操作を利用したバイオ応用展開が世界的に精力的に進められている現状が判明した.また,個々の研究を比較検討する場としてアダマント薄膜研究会「アダマント材料の将来を考える」を主催し,アダマント薄膜の表面構造操作によるFETセンサーをはじめとする各種応用について議論を行い,今後の研究の展開方向に関する質疑を行った.

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2002

【配分額】3,000千円 (直接経費: 3,000千円)