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大気圧プラズマを用いた異種材料接合技術

  • 未来社会創造機構

教授 堀 勝[ほり まさる]

http://www.nuee.nagoya-u.ac.jp/labs/horilab/

シーズの概要

【目的】
材料の表面を大気圧プラズマを用いたドライプロセスにより、接合前処理剤(プライマー)を用いたウェット処理をすることなく、異種材料の良好な接合を可能とする。自動車、航空宇宙、ヘルスケア産業に利用される樹脂、CFRP、金属、セラミクス、半導体等の多様な異種材料材料間接合を可能とする高速プロセスを確立すると共に、新規異種材料接合による新機能の創出を目的としている。

【概要】
独自に開発した超高密度非平衡大気圧プラズマ装置を用いて、接合材料表面の酸化・還元、窒化、官能基修飾などを施し、異種材料間の強靱な接合を実現する。従来の接合前処理剤(プライマー)を用いない簡便で安全なドライプロセスであり、また真空フリーで簡便かつ安価なプラズマプロセスで実現する(大幅なコストダウンと革新的装置開発)。

この研究の新規性・独創性

本技術では、独自開発した大気圧プラズマによって、一般的な大気圧プラズマよりも一桁密度が高いプラズマ密度を実現しており、究極の超高速プロセスを実現することが可能である。また、特殊な操作により、ガスの温度を室温程度まで下げることができ、さらに荷電粒子を除去して中性ラジカルのみを照射することも可能な機構となっている。これにより、有機材料をはじめ種々の材料への加工、堆積、表面改質が可能である。

産学連携を目指した応用研究

【地域経済への波及効果】
本地域において重要な自動車、航空宇宙、ヘルスケア産業に対して、樹脂-金属などの異種材料間接合は、ブレイクスルーをもたらす重要技術として開発が活発化している。本技術は、薬液フリーで安全なドライプロセスであり、また真空を使わない安価なプラズマプロセスである。これらにより、省エネルギーで高効率化な超高速プロセス技術を提供でき上、新しい製造装置を創製できるため、産業界へのインパクトは極めて大きい。

【実用化への見通し】
独自開発した超高密度非平衡大気圧プラズマ装置は既に量産化され、自動車関連を中心に様々な活用が進んでいる。さらに近年では、医療機器関係などバイオ分野など新しい産業においても開発が活発化している。

キーワード

接合前処理、超微細加工、ナノテクノロジー、材料構造制御、マイクロマシン技術

主な特許

  • 大気圧プラズマ発生技術