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1. 研究背景

金属材料の表面に微細な構造を形成させる表面テクスチャリングは、摩擦低減や撥水性の付与など、材料に新たな機能を付与できる技術です。
その中でも、特定の加熱条件下で形成される「酸化鉄ピラミッド(Fig.1)」は工業的価値が高いと期待されていますが、その形成メカニズムは未だ詳細に解明されておらず、精密な制御が困難な状況にあります。本研究では、この形成因子の基礎的知見を得ることで、寸法や形状を自在に制御する技術の確立を目指しています。

2. 実験方法

試料には鉄の薄板を使用します。試料を大気中で加熱して酸化スケールを形成させた後、表面に特定の金属元素を薄く蒸着します。その後、真空チャンバ内で加熱を行うことで、試料表面に酸化鉄ピラミッドを形成します。

3. 研究手法

・形成された酸化鉄ピラミッドの表面形態や断面組織を顕微鏡等で観察し、蒸着元素や加熱条件が形状に与える影響を詳細に評価します。
・加熱中の酸化鉄ピラミッド成長プロセスをリアルタイムで直接観察し、形成メカニズムの特定を行います。

4. 研究中のテーマ

・蒸着元素による酸化鉄ピラミッドの形態制御
・レーザ出力および冷却速度が結晶成長に及ぼす影響
・酸化鉄ピラミッド形成の動的観察システムの構築
・ピラミッドの配向性と下地結晶方位の相関解析

5. 今後の展望

今後は、本研究で確立した微小突起物の局所形成技術を応用し、試料表面の材料特性を任意にデザインするパターニング技術へと展開していく予定です。