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ジルコニアコーティング膜のナノ構造制御と熱伝導率評価技術の開発


概要:ジルコニア系低熱伝導セラミックス膜開発のため、EB-PVD法によるナノ構造制御技術とコーティング材料の熱伝導率評価技術を開発した。

1.EB-PVD法によるナノ構造制御技術
 熱遮蔽コーティングの熱伝導率・高温安定性などの諸特性は微細構造により大きく変化するため、高速合成(数μm/min以上)とナノ構造制御を両立した電子ビーム蒸着(EB-PVD)法をジルコニア等のセラミックスコーティング合成に適用し、低熱伝導セラミックス膜を開発する。
図1-1.様々な条件下で合成したジルコニアコーティングの微細構造 図1-2.基材回転速度による
成膜速度と気孔率の変化



2.セラミックスコーティングの熱伝導率の評価
 熱遮蔽コーティングにおいて熱伝導率は最も重要な特性の一つである。EB-PVDにより合成した熱遮蔽コーティングは柱状組織かつ多孔性なので膜の分離が困難であり、膜単独での熱伝導率の評価は困難であった。コーティング材料と同種の基板上にコーティングした試験片を利用した簡便な熱伝導率測定技術を開発し、ジルコニアコーティングの熱伝導率の評価に適用した。
図2-1.試験片の模式図   図2-2.試験片の微細構造

図2-3.熱伝導率測定結果

本技術の開発により、従来困難であった300μm以下のコーティングの熱伝導率の測定が可能になった。

今後の展開 コーティングのナノ構造と熱伝導率などの諸特性との関連について検討し、低熱伝導化のための最適構造を探索する予定である。


【謝 辞】 本研究は、新エネルギー・産業技術総合開発機構の委託による「ナノコーティング技術プロジェクト」の一環として実施したものである。
連絡先 : 山口哲央(yamaguchi@)、張炳國 (jang@)

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