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AlN

N極性制御を利用した、より安価、高品質なGaN自立基板

概要

窒化物半導体自立基板作製方法
https://www.t-technoarch.co.jp/data/anken/T14-121.pdf
本発明は、高品質な窒化物半導体自立基板をより安価に作製する技術に関する。本発明では、種結晶にSCAlMgO4基板を用いることも含む。本基板上の窒化物半導体の転位密度が低くなる。結晶極性の制御によって、窒化物半導体の膜厚の増大とともに結晶径の拡大もできる。

従来技術との比較

従来より貫通転位密度の少ない窒化物半導体の自立基板を作製できる。さらに、土台となるScMgAlO4の劈開性を用いることによって、窒化物半導体の剥離が容易となり、基板作製コスト化も低減できる。

特徴・独自性
  • 自立基板作製に種結晶としてScAlMgO4を用いること。
  • 結晶極性としてN極性を用いることによる結晶径を拡大できること。
  • 種結晶としてScAlMgO4を持ちいて、この結晶の表面保護層としてAlNを形成する場合には、その表面の酸化後、さらに表面を窒化すること。
  • 種結晶の主表面がc面から0.4~1.2°傾斜していること。
実用化イメージ

発光ダイオードやレーザなどの光素子、および、高出力・高周波・高耐圧トランジスタの作製のために、高品質で安価な窒化物半導体自立基板を提供すること。企業へは事業化のための検証を期待する。

研究者

未来科学技術共同研究センター 開発研究部 窒化物半導体の結晶成長と光デバイス・電子デバイスの研究

松岡 隆志  

Takashi Matsuoka

窒化アルムニウム

N極性制御を利用した、より安価、高品質なGaN自立基板

概要

窒化物半導体自立基板作製方法
https://www.t-technoarch.co.jp/data/anken/T14-121.pdf
本発明は、高品質な窒化物半導体自立基板をより安価に作製する技術に関する。本発明では、種結晶にSCAlMgO4基板を用いることも含む。本基板上の窒化物半導体の転位密度が低くなる。結晶極性の制御によって、窒化物半導体の膜厚の増大とともに結晶径の拡大もできる。

従来技術との比較

従来より貫通転位密度の少ない窒化物半導体の自立基板を作製できる。さらに、土台となるScMgAlO4の劈開性を用いることによって、窒化物半導体の剥離が容易となり、基板作製コスト化も低減できる。

特徴・独自性
  • 自立基板作製に種結晶としてScAlMgO4を用いること。
  • 結晶極性としてN極性を用いることによる結晶径を拡大できること。
  • 種結晶としてScAlMgO4を持ちいて、この結晶の表面保護層としてAlNを形成する場合には、その表面の酸化後、さらに表面を窒化すること。
  • 種結晶の主表面がc面から0.4~1.2°傾斜していること。
実用化イメージ

発光ダイオードやレーザなどの光素子、および、高出力・高周波・高耐圧トランジスタの作製のために、高品質で安価な窒化物半導体自立基板を提供すること。企業へは事業化のための検証を期待する。

研究者

未来科学技術共同研究センター 開発研究部 窒化物半導体の結晶成長と光デバイス・電子デバイスの研究

松岡 隆志  

Takashi Matsuoka

窒化インジウム

N極性制御を利用した、より安価、高品質なGaN自立基板

概要

窒化物半導体自立基板作製方法
https://www.t-technoarch.co.jp/data/anken/T14-121.pdf
本発明は、高品質な窒化物半導体自立基板をより安価に作製する技術に関する。本発明では、種結晶にSCAlMgO4基板を用いることも含む。本基板上の窒化物半導体の転位密度が低くなる。結晶極性の制御によって、窒化物半導体の膜厚の増大とともに結晶径の拡大もできる。

従来技術との比較

従来より貫通転位密度の少ない窒化物半導体の自立基板を作製できる。さらに、土台となるScMgAlO4の劈開性を用いることによって、窒化物半導体の剥離が容易となり、基板作製コスト化も低減できる。

特徴・独自性
  • 自立基板作製に種結晶としてScAlMgO4を用いること。
  • 結晶極性としてN極性を用いることによる結晶径を拡大できること。
  • 種結晶としてScAlMgO4を持ちいて、この結晶の表面保護層としてAlNを形成する場合には、その表面の酸化後、さらに表面を窒化すること。
  • 種結晶の主表面がc面から0.4~1.2°傾斜していること。
実用化イメージ

発光ダイオードやレーザなどの光素子、および、高出力・高周波・高耐圧トランジスタの作製のために、高品質で安価な窒化物半導体自立基板を提供すること。企業へは事業化のための検証を期待する。

研究者

未来科学技術共同研究センター 開発研究部 窒化物半導体の結晶成長と光デバイス・電子デバイスの研究

松岡 隆志  

Takashi Matsuoka

窒化インジウムガリウム

N極性制御を利用した、より安価、高品質なGaN自立基板

概要

窒化物半導体自立基板作製方法
https://www.t-technoarch.co.jp/data/anken/T14-121.pdf
本発明は、高品質な窒化物半導体自立基板をより安価に作製する技術に関する。本発明では、種結晶にSCAlMgO4基板を用いることも含む。本基板上の窒化物半導体の転位密度が低くなる。結晶極性の制御によって、窒化物半導体の膜厚の増大とともに結晶径の拡大もできる。

従来技術との比較

従来より貫通転位密度の少ない窒化物半導体の自立基板を作製できる。さらに、土台となるScMgAlO4の劈開性を用いることによって、窒化物半導体の剥離が容易となり、基板作製コスト化も低減できる。

特徴・独自性
  • 自立基板作製に種結晶としてScAlMgO4を用いること。
  • 結晶極性としてN極性を用いることによる結晶径を拡大できること。
  • 種結晶としてScAlMgO4を持ちいて、この結晶の表面保護層としてAlNを形成する場合には、その表面の酸化後、さらに表面を窒化すること。
  • 種結晶の主表面がc面から0.4~1.2°傾斜していること。
実用化イメージ

発光ダイオードやレーザなどの光素子、および、高出力・高周波・高耐圧トランジスタの作製のために、高品質で安価な窒化物半導体自立基板を提供すること。企業へは事業化のための検証を期待する。

研究者

未来科学技術共同研究センター 開発研究部 窒化物半導体の結晶成長と光デバイス・電子デバイスの研究

松岡 隆志  

Takashi Matsuoka

GaN

N極性制御を利用した、より安価、高品質なGaN自立基板

概要

窒化物半導体自立基板作製方法
https://www.t-technoarch.co.jp/data/anken/T14-121.pdf
本発明は、高品質な窒化物半導体自立基板をより安価に作製する技術に関する。本発明では、種結晶にSCAlMgO4基板を用いることも含む。本基板上の窒化物半導体の転位密度が低くなる。結晶極性の制御によって、窒化物半導体の膜厚の増大とともに結晶径の拡大もできる。

従来技術との比較

従来より貫通転位密度の少ない窒化物半導体の自立基板を作製できる。さらに、土台となるScMgAlO4の劈開性を用いることによって、窒化物半導体の剥離が容易となり、基板作製コスト化も低減できる。

特徴・独自性
  • 自立基板作製に種結晶としてScAlMgO4を用いること。
  • 結晶極性としてN極性を用いることによる結晶径を拡大できること。
  • 種結晶としてScAlMgO4を持ちいて、この結晶の表面保護層としてAlNを形成する場合には、その表面の酸化後、さらに表面を窒化すること。
  • 種結晶の主表面がc面から0.4~1.2°傾斜していること。
実用化イメージ

発光ダイオードやレーザなどの光素子、および、高出力・高周波・高耐圧トランジスタの作製のために、高品質で安価な窒化物半導体自立基板を提供すること。企業へは事業化のための検証を期待する。

研究者

未来科学技術共同研究センター 開発研究部 窒化物半導体の結晶成長と光デバイス・電子デバイスの研究

松岡 隆志  

Takashi Matsuoka

窒化ガリウム

システム変革を鑑みた半導体材料から素子応用に関する 研究開発

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特徴・独自性
  • (1)光通信用半導体レーザ:1981年、通信波長1.55μmでの単一縦モードでの室温連続発振。ファイバ当たりの伝送容量を25千倍の10Tb/sに増大。(2)窒化物半導体青色LED:InGaAlN提案(1987年)、発光材料InGaN単結晶薄膜成長(1989年)。本技術は市販の青色LED作製の標準技術。高周波・高出力トランジスタ:逆HEMT作製。車用トランジスタ実現のためGaN基板開発中。
実用化イメージ

光通信用分布帰還型レーザ作製技術:サブミクロン周期構造作製、レーザの作製プロセス・素子評価・シミュレーション/窒化物半導体関連技術:有機金属気相成長、結晶評価、発光素子‧太陽電池‧電子素子の作製と評価

研究者

未来科学技術共同研究センター 開発研究部 窒化物半導体の結晶成長と光デバイス・電子デバイスの研究

松岡 隆志  

Takashi Matsuoka

N極性制御を利用した、より安価、高品質なGaN自立基板

概要

窒化物半導体自立基板作製方法
https://www.t-technoarch.co.jp/data/anken/T14-121.pdf
本発明は、高品質な窒化物半導体自立基板をより安価に作製する技術に関する。本発明では、種結晶にSCAlMgO4基板を用いることも含む。本基板上の窒化物半導体の転位密度が低くなる。結晶極性の制御によって、窒化物半導体の膜厚の増大とともに結晶径の拡大もできる。

従来技術との比較

従来より貫通転位密度の少ない窒化物半導体の自立基板を作製できる。さらに、土台となるScMgAlO4の劈開性を用いることによって、窒化物半導体の剥離が容易となり、基板作製コスト化も低減できる。

特徴・独自性
  • 自立基板作製に種結晶としてScAlMgO4を用いること。
  • 結晶極性としてN極性を用いることによる結晶径を拡大できること。
  • 種結晶としてScAlMgO4を持ちいて、この結晶の表面保護層としてAlNを形成する場合には、その表面の酸化後、さらに表面を窒化すること。
  • 種結晶の主表面がc面から0.4~1.2°傾斜していること。
実用化イメージ

発光ダイオードやレーザなどの光素子、および、高出力・高周波・高耐圧トランジスタの作製のために、高品質で安価な窒化物半導体自立基板を提供すること。企業へは事業化のための検証を期待する。

研究者

未来科学技術共同研究センター 開発研究部 窒化物半導体の結晶成長と光デバイス・電子デバイスの研究

松岡 隆志  

Takashi Matsuoka

窒化物コーティング

マイクロ波を利用した機能無機材料プロセッシング

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特徴・独自性
  • マイクロ波は化学反応の駆動力としても注目されています。材料プロセッシングにおいては、単なる省エネルギー加熱としての特徴のみならず、反応促進効果や非平衡反応の進行が認められ、新素材を生み出す手法として期待できます。当研究室では、ミリ波からセンチ波に至るマイクロ波を駆使し、雰囲気制御を必要としない簡便な窒化物コーティング法や、サーメット焼結などの粉末冶金技術、金属ナノ粒子合成法を開発しています。
実用化イメージ

マイクロ波を利用した窒化物コーティング法は、オンサイトかつ短時間の成膜を可能にし、歯科インプラント材や宝飾品、切削工具等、チタン合金や各種セラミックス、硬質材料などに適用できます。

研究者

滝澤 博胤  

Hirotsugu Takizawa

窒化物半導体

システム変革を鑑みた半導体材料から素子応用に関する 研究開発

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特徴・独自性
  • (1)光通信用半導体レーザ:1981年、通信波長1.55μmでの単一縦モードでの室温連続発振。ファイバ当たりの伝送容量を25千倍の10Tb/sに増大。(2)窒化物半導体青色LED:InGaAlN提案(1987年)、発光材料InGaN単結晶薄膜成長(1989年)。本技術は市販の青色LED作製の標準技術。高周波・高出力トランジスタ:逆HEMT作製。車用トランジスタ実現のためGaN基板開発中。
実用化イメージ

光通信用分布帰還型レーザ作製技術:サブミクロン周期構造作製、レーザの作製プロセス・素子評価・シミュレーション/窒化物半導体関連技術:有機金属気相成長、結晶評価、発光素子‧太陽電池‧電子素子の作製と評価

研究者

未来科学技術共同研究センター 開発研究部 窒化物半導体の結晶成長と光デバイス・電子デバイスの研究

松岡 隆志  

Takashi Matsuoka

高温反応場を用いた機能材料の創製と熱物性計測法の開発

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特徴・独自性
  • 金属・無機系材料の創製と高温融体の熱物性計測に取り組んでいます。現在、環境、医療、バイオ、情報分野での幅広い応用が期待されている窒化物半導体について独自の発想に基づいた新たな結晶成長プロセスの開発を行っています。また、当研究室で開発した超高温熱物性計測システムを一般開放し、材料開発の数値シミュレーションに必要な比熱、熱伝導率や表面張力など種々の熱物性測定のニーズに応えています。
実用化イメージ

鉄鋼・金属系素材、半導体産業:結晶成長、溶接、鋳造、凝固などのプロセス開発
 航空宇宙産業:ロケット・航空機用エンジンおよび構成部材の評価
 エネルギー産業:原子炉・核融合炉用材料、発電タービン用材料の評価

研究者

多元物質科学研究所 附属金属資源プロセス研究センター 高温材料物理化学研究分野

福山 博之  

Hiroyuki Fukuyama

環境に優しい窒化物半導体から構成される高効率太陽電池

概要

結晶極性を利用した高効率太陽電池
https://www.t-technoarch.co.jp/data/anken/T12-157.pdf
結晶の極性(薄膜結晶成長方向に沿った構成原子の配列順)を制御した成長技術、特に窒素(N)極性成長技術を用いたN極性太陽電池であり、Ga極性太陽電池と比較して、フォトキャリの引き出し効率が8倍以上大きくなることを実験検証済である。

従来技術との比較

光吸収電流に関しては、N極性型窒化物半導体太陽電池は、従来のGa極性窒化物半導体太陽電池に比べて、8倍程大きい。

特徴・独自性
  • 従来の窒化物半導体素子の結晶極性は、太陽電池も含めて、すべてGa極性であった。本発明の窒化物半導体太陽電池はN極性である。
  • 結晶極性にN極を用いることによって、光吸収電流は8倍大きくなる。その結果、高効率の太陽電池を窒化物半導体を用いて作製できる。
実用化イメージ

窒化物半導体の温度に依存しにくい特性を活かし、温度変化の激しい環境においても安定して動作する太陽電池の研究開発を進めたい。
企業とは、素子構造の最適化やN極性太陽電池の特性定量的化を共に行いたい。

研究者

未来科学技術共同研究センター 開発研究部 窒化物半導体の結晶成長と光デバイス・電子デバイスの研究

松岡 隆志  

Takashi Matsuoka

N極性制御を利用した、より安価、高品質なGaN自立基板

概要

窒化物半導体自立基板作製方法
https://www.t-technoarch.co.jp/data/anken/T14-121.pdf
本発明は、高品質な窒化物半導体自立基板をより安価に作製する技術に関する。本発明では、種結晶にSCAlMgO4基板を用いることも含む。本基板上の窒化物半導体の転位密度が低くなる。結晶極性の制御によって、窒化物半導体の膜厚の増大とともに結晶径の拡大もできる。

従来技術との比較

従来より貫通転位密度の少ない窒化物半導体の自立基板を作製できる。さらに、土台となるScMgAlO4の劈開性を用いることによって、窒化物半導体の剥離が容易となり、基板作製コスト化も低減できる。

特徴・独自性
  • 自立基板作製に種結晶としてScAlMgO4を用いること。
  • 結晶極性としてN極性を用いることによる結晶径を拡大できること。
  • 種結晶としてScAlMgO4を持ちいて、この結晶の表面保護層としてAlNを形成する場合には、その表面の酸化後、さらに表面を窒化すること。
  • 種結晶の主表面がc面から0.4~1.2°傾斜していること。
実用化イメージ

発光ダイオードやレーザなどの光素子、および、高出力・高周波・高耐圧トランジスタの作製のために、高品質で安価な窒化物半導体自立基板を提供すること。企業へは事業化のための検証を期待する。

研究者

未来科学技術共同研究センター 開発研究部 窒化物半導体の結晶成長と光デバイス・電子デバイスの研究

松岡 隆志  

Takashi Matsuoka

窒素

new五酸化二窒素の選択合成と応用

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概要

数十W程度の電力で、空気を原料に五酸化二窒素 (N2O5) を選択的にその場合成・供給できるプラズマ装置を開発し、応用展開を推進しています。
本装置を用いて、これまでに下記の効果を既に実証しており、今後は医療・農業・環境・材料分野等でさらに幅広く応用探索を進めたいと考えています。
○殺菌・殺ウイルス効果
○植物免疫活性効果
○窒素施肥効果

従来技術との比較

N2O5は、熱や水分に弱く、保存が効かず集約生産に不向きである他,従来合成法には、高い危険性や環境汚染等の問題がありました。
安全な空気から合成できる本技術は現地生成・利用を可能にします。

特徴・独自性
  • 原料は空気のみ
  • 省電力・省メンテナンス
  • 100ppmを超える五酸化二窒素を供給可能
実用化イメージ

空気とわずかな電力しか用いない本技術は、持続可能な環境負荷の小さい分散アプリケーションとの親和性が高いです。上述の特徴を上手に活用した未来の技術として発展させていきたいと考えています。

研究者

大学院工学研究科 電子工学専攻 物性工学講座(プラズマ理工学分野)

佐々木 渉太  

Shota Sasaki

窒素固溶体

窒素固溶による磁気シールド材料を用いたニッケルフリー歯科用磁性アタッチメントの開発

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特徴・独自性
  • 義歯やインプラントの上部構造などを維持する歯科用磁性アタッチメントでは、磁気回路により吸引力を増強するため、Ni を含む非磁性の磁気シール材料が用いられている。本研究では、磁性ステンレス鋼にN を周囲から固溶させて表面のみを非磁性化し、Ni を全く含まない磁気回路の形成と製造工程の低減を可能にする。このN 固溶法により、Niを全く含まず安全性の高い閉磁路型の歯科用磁性アタッチメントの製造が期待できる。
実用化イメージ

Niを全く含まない歯科用磁性アタッチメントは、より安全性の高い維持装置を実現し、義歯に限らず脱着が容易な歯科用インプラントやエピテーゼなどの用途で医科及び歯科医療への応用が期待できる。

研究者

大学院歯学研究科 歯科学専攻 リハビリテーション歯学講座(歯科生体材料学分野)

髙田 雄京  

Yukyo Takada

窒素酸化物

new気相化学種の同時定量技術・ソフトウェア

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概要

フーリエ変換赤外線分光法 (FT-IR) を用いて、活性酸素・窒素種 (O3、 H2O2、 NOx、 HNOx)やSOx、 COx等の気相化学種を同時に定量する技術を開発しています。

従来技術との比較

標準ガスを用いた校正曲線からの密度定量は、標準ガスとして入手できない化学種に対応できない等の問題を抱えていました。
本技術は、 標準ガスの校正をせずに、20種を超える化学種の同時定量を可能にします。

特徴・独自性
  • 手軽に1クリックで同時密度定量可能なソフトウェア
  • 化学種の吸収断面積データベースを使用
  • 様々な装置関数や測定条件に対応可能
実用化イメージ

気相化学種を密度定量したいという様々なニーズに対して、直接貢献できる。

研究者

大学院工学研究科 電子工学専攻 物性工学講座(プラズマ理工学分野)

佐々木 渉太  

Shota Sasaki

窒素施肥

new五酸化二窒素の選択合成と応用

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概要

数十W程度の電力で、空気を原料に五酸化二窒素 (N2O5) を選択的にその場合成・供給できるプラズマ装置を開発し、応用展開を推進しています。
本装置を用いて、これまでに下記の効果を既に実証しており、今後は医療・農業・環境・材料分野等でさらに幅広く応用探索を進めたいと考えています。
○殺菌・殺ウイルス効果
○植物免疫活性効果
○窒素施肥効果

従来技術との比較

N2O5は、熱や水分に弱く、保存が効かず集約生産に不向きである他,従来合成法には、高い危険性や環境汚染等の問題がありました。
安全な空気から合成できる本技術は現地生成・利用を可能にします。

特徴・独自性
  • 原料は空気のみ
  • 省電力・省メンテナンス
  • 100ppmを超える五酸化二窒素を供給可能
実用化イメージ

空気とわずかな電力しか用いない本技術は、持続可能な環境負荷の小さい分散アプリケーションとの親和性が高いです。上述の特徴を上手に活用した未来の技術として発展させていきたいと考えています。

研究者

大学院工学研究科 電子工学専攻 物性工学講座(プラズマ理工学分野)

佐々木 渉太  

Shota Sasaki

地盤改良

繊維質物質を用いた高含水比泥土再資源化技術の開発

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特徴・独自性
  • 建設汚泥やヘドロなどの泥土は、含水比が高いため直接利用が困難であり、リサイクル率が低いのが現状である。そこで、本研究室では軟弱泥土に古紙破砕物とセメント系固化材を混合し、良質な土砂に再資源化する繊維質固化処理土工法(ボンテラン工法)を開発している。本工法の最大の特徴は、泥土の再資源化の過程で古紙と泥土を混合する点であり、土砂内部に含まれる繊維質物質が様々な優れた地盤工学的特徴を生み出している。
実用化イメージ

本工法により生成される土砂は、破壊強度および破壊ひずみが大きい、乾湿に対する耐久性が高い、動的強度が高く液状化し難いといった特徴を有するため、堤防の補強盛土など様々な土構造物の構築に使用可能である。

研究者

大学院環境科学研究科 先進社会環境学専攻 資源戦略学講座(地球開発環境学分野)

高橋 弘  

Hiroshi Takahashi

着火

温度勾配型マイクロフローリアクタによる着火・燃焼特性の測定・評価

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特徴・独自性
  • 多様な燃料の着火・燃焼特性を客観評価する新原理の試験法を開発・実用化した。流れ方向に温度が徐々に上昇するよう外部から温度分布制御した微小流路を用いる。燃料が温度上昇と共に低温(600K程度)から酸化剤と反応開始、反応完了(〜1300K)までの過程(通常は高速の過渡現象「着火現象」)を、温度域別に分離した定常な複数反応帯(火炎クロマトグラフィ)として安定化することに成功した。
実用化イメージ

オクタン価やセタン価推定、天然ガス成分別の反応特性解明を既達成。簡便な標準的燃焼化学反応の試験装置として、各種燃焼器開発への適用、不明燃料の着火特性解明にも応用可能である。

研究者

流体科学研究所 附属統合流動科学国際研究教育センター エネルギー動態研究分野

丸田 薫  

Kaoru Maruta

着火促進

温度勾配型マイクロフローリアクタによる着火・燃焼特性の測定・評価

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特徴・独自性
  • 多様な燃料の着火・燃焼特性を客観評価する新原理の試験法を開発・実用化した。流れ方向に温度が徐々に上昇するよう外部から温度分布制御した微小流路を用いる。燃料が温度上昇と共に低温(600K程度)から酸化剤と反応開始、反応完了(〜1300K)までの過程(通常は高速の過渡現象「着火現象」)を、温度域別に分離した定常な複数反応帯(火炎クロマトグラフィ)として安定化することに成功した。
実用化イメージ

オクタン価やセタン価推定、天然ガス成分別の反応特性解明を既達成。簡便な標準的燃焼化学反応の試験装置として、各種燃焼器開発への適用、不明燃料の着火特性解明にも応用可能である。

研究者

流体科学研究所 附属統合流動科学国際研究教育センター エネルギー動態研究分野

丸田 薫  

Kaoru Maruta

着火抑制

温度勾配型マイクロフローリアクタによる着火・燃焼特性の測定・評価

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特徴・独自性
  • 多様な燃料の着火・燃焼特性を客観評価する新原理の試験法を開発・実用化した。流れ方向に温度が徐々に上昇するよう外部から温度分布制御した微小流路を用いる。燃料が温度上昇と共に低温(600K程度)から酸化剤と反応開始、反応完了(〜1300K)までの過程(通常は高速の過渡現象「着火現象」)を、温度域別に分離した定常な複数反応帯(火炎クロマトグラフィ)として安定化することに成功した。
実用化イメージ

オクタン価やセタン価推定、天然ガス成分別の反応特性解明を既達成。簡便な標準的燃焼化学反応の試験装置として、各種燃焼器開発への適用、不明燃料の着火特性解明にも応用可能である。

研究者

流体科学研究所 附属統合流動科学国際研究教育センター エネルギー動態研究分野

丸田 薫  

Kaoru Maruta