5研究成果／高精度性能予測計算科学

R-29

2021

表面拡散を考慮した焼結初期過程のモデリング

アピールポイント

初期焼結過程を物質移動モデル計算で表した基礎研究
【技術シーズ：焼結過程計算解析】

課題

・従来、表面拡散項を考慮した粒子レベルの初期焼結計算モデルがない。

・粉体を積層するデバイスが小型化することで、粉体層が薄く、粒子数が少なくなり、熱環境下での各粒子の挙動の理解が必要

・焼結光学部品：性能を向上させるためには僅かな残存気孔の低減が必要

解決手段

・Discrete Element Model（DEM）を用いた初期焼結のシミュレーション

・Finite-Difference Model（FDM）による頸部成長速度を評価

・粒界拡散・表面拡散を考慮した初期焼結モデルを構築

成果・新規性

・FDMを用いてDEMに表面拡散項を導入 → より現実を反映した計算モデル

・焼結初期における拡散係数の影響が解析可能 → プロセス設計に反映可能

・表面拡散項を無視すると初期欠陥拡大→ 表面拡散/粒界拡散比の重要性

実験方法：Finite-Difference model（FDM）、Discrete Element Model（DEM）

期待される市場・応用

・熱環境にさらされる粉体層：ダイボンド材全固体電池など
→ 粉体の設計、熱環境の影響評価、長期健全性評価

・残留気孔が性能を大きく低下させる光学焼結材料など