Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

ダイヤモンド状炭素膜 / 炭素 / PEEM / NEXAFS / sp2結合 / sp3結合 / DLC膜 / アモルファス炭素膜 / sp2/sp3結合炭素比 / 耐熱性

ダイヤモンド状炭素(DLC)膜のsp2/sp3結合炭素比と耐熱性の関係を明らかとし，局所的な熱分解過程をタイの放射光施設(SLRI)との国際共同研究により明らかとする事を目的とし2020年度に引続き研究を実施した．2019年度からの世界的なコロナ感染拡大により，タイ―日本の渡航制限により，予定していたDLC膜の局所加熱によるsp2/sp3結合炭素の変化を評価するため，Nd:YAGレーザー(1064 nm)を照射したDLC膜の照射痕内のsp2/sp3結合炭素の分布およびレーザー強度依存性についてのSLRIでのX線吸収微細構造(NEXAFS)に併設した光電子顕微鏡(PEEM)を用いた炭素のk端付近(284 eV)のX線を照射時の光電子の2次元分布像を観察による最後の1種類の試料の構造評価は今年度も実施できなかった．この為，2021年度はこれ迄に得られているデータをRAと共にデータを精査し，国際会議への投稿および論文誌への掲載準備を行った．2020年度に引き続き，得られた結果を公表していくことに重点を於き，プロジェクトを進めた．2022年に1月頃より日本政府としての海外への渡航およびタイ側の入国待機時間の廃止等から，2022年度の実験準備を開始し，試料の作製等を行った．この状況に基づき，本プロジェクトは2年目の延長を申請し，2019年末に予定していた1種類のsp2/sp3結合炭素の局所変化と熱量の関係および局所加熱時の熱による影響の把握を2022年11月ごろに実施する予定である．この結果得られるデータからDLC膜の炭素の結合状態の変化領域等を明らかにできる見込みを得ており，これらを進め，DLC膜の摺動等の他の熱関係現象についても炭素の結合状態変化を捉える予定でSLRIと協働予定である．

アモルファス炭素膜 / 水素 / 熱分解 / 耐熱性 / DLC膜 / レーザー / 脱離反応 / ドーピング / 昇温脱離 / 脱離ガス分子 / ダイヤモンド状炭素膜 / 昇温脱離法

ダイヤモンド状炭素(DLC)膜はsp3とsp2結合性の炭素及び水素からなるアモルファス炭素膜の総称である．DLC膜の構造と膜の耐熱性の関係を評価し，DLC膜の熱分解反応過程から，耐熱性の向上指針を得る事を目的とし，各種構造を有するDLC膜を準備して，各膜の構造を把握した上で加熱時に脱離してくる脱離分子の温度依存性とその際の膜のsp2/sp3結合性炭素比の変化を評価した．その結果，熱分解はDLC膜の初期構造が均一である場合には加熱によって均一に進行し，400℃程度で水素脱離が始まり，その後，炭化水素の脱離が起きる事が示された．このため耐熱性を決める因子として膜内の水素が重要である事が示された．

ダイヤモンド状炭素(DLC)膜の熱分解過程が膜の水素量に大きく依存し，400℃程度で水素脱離が始まり，800℃程度で炭化水素成分の脱離が起きる事を本研究の結果，明らかにでき，使用温度によって適切な膜構造を示す事ができた．これらは例えば切削等の高温での使用に耐えるDLC膜の構造を示す事となり，DLC膜の適用環境の最適化に貢献する．更にDLC膜の熱分解挙動に膜内部の水素が大きく影響している事から，この水素の脱離を抑制する成分のDLC膜への添加による耐熱性の向上の可能性を示す事ができ，今後のDLC膜の高機能化への基礎的要素を得ることができた．