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電子レンジに使用されるマイクロ波を先端熱処理に活用

韓国電気研チーム、マイクロ波帯域誘導加熱技術を開発


韓国電気研究院は同研究院のキム・デホ先任研究員チームが1㎛(マイクロメートル)以下の伝導性ナノ薄膜を1秒以内に摂氏1000度以上で熱処理できるマイクロ波帯域の誘導加熱技術を開発し、韓国の民間企業に技術移転したと11月13日に発表した。

研究チームが開発した「マイクロ波誘導加熱技術」は金属などの伝導性素材からなる薄膜を瞬間的に高温で加熱するための技術。

既存の誘導加熱技術は数10kHz水準の周波数をもつ磁場をつくり金属素材を加熱する方式だった。しかし従来の誘導加熱方式は1mm以上の厚い素材にのみ利用が可能で1㎛以下のナノ薄膜はほぼ100%透過して加熱できなかった。電磁場の周波数により金属に対する浸透の深さが異なるため。

また既存のマイクロ波加熱方式は伝導性薄膜などの素材にマイクロ波を加えると薄膜の端の部分に集中する電場により容易に放電が起こり損傷を受けることがあった。

研究チームは電子レンジに使用される2.45GHzのマイクロ波を誘導加熱方式に使用するための技術を研究し高効率の熱処理技術を開発した。この技術を活用すれば熱処理が必要な伝導性薄膜だけを選択的かつ瞬間的に高温加熱することが可能。ナノメートル水準の厚さの伝導性薄膜を1秒以内に摂氏1000度以上の温度で熱処理できる。

研究チームは高い比誘電率を示す遺伝体でマイクロ波共振器を構成して磁場のパターンを作り出す方法でマイクロ波誘導加熱技術を開発した。伝導性薄膜のある基板を共振器の上に乗せるだけで加熱でき、薄い基板も加熱の位置を移してスキャニングする方法で熱処理が可能。

熱処理された金属薄膜の伝導度は従来より約30%向上した。熱処理工程速度が改善され、高温熱処理工程が可能になるため新たな素材の工程も進めることができる。

開発されたマイクロ波誘導加熱技術は供給される電気エネルギーを熱エネルギーに変換する効率が70%に達する。また高温の必要なナノメートル水準の薄膜だけを加熱できるので工程全体のエネルギー効率も従来の加熱方式より大幅に高まる。したがって工程に必要なエネルギーの費用と装置の規模を大幅に抑えることができる。

研究チームは本技術をこのほど韓国の国内企業に技術移転し、今後大面積に対する熱処理が可能な装置を商用化できるよう積極的に支援する計画。研究に当ったキム・デホ先任研究員は「今後も持続的な研究を通じて伝導性薄膜だけでなく半導体薄膜など多様な素材の熱処理を可能にしたい。マイクロ波誘導加熱技術が関連素材産業の発展に役立てばと思う」と話している。






[2017-11-15]

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