日本大学理工学部　渡邉研究室

研究

自動車などの構造物を対象に，構造材料の代表である金属材料の加工（特に，接合）について，プロセス，組織，機械的性質の関係について研究しています．また，手術支援を目的としたヒト生体部位の力学解析も行っています．

異種金属・異種材料接合

接合プロセスは，構造物を形成するために必要不可欠な工程です．それは，複雑形状を作製する際，一度のプロセスで最終形状を作製することは困難であり，複数の部品をつなぐ必要があるためです．さらに近年では，様々な産業において製品の軽量化，高機能化，多機能化などが求められ，これらを達成するためには固有な特性を持つ様々な材料を組み合わせるマルチマテリアル構造の形成が一つの解決策になり，そのためには異種金属・異種材料接合プロセスの確立が必要となります．本研究では，種々の先端的手法を用いて実用的・材料学的に特徴的な組み合わせの材料を接合し，各種顕微鏡等を用いた接合界面組織の精密観察・分析及び数値解析シミュレーションを通じて接合機構の解明を目指しています． 

写真: 電磁圧接によってAl/Al接合材に形成された特徴的な波状接合界面の光学顕微鏡像

ヒト生体部位の力学解析

医療分野において，ヒトの運動に伴う生体部位の挙動を力学的に明らかにすることは重要課題の一つです．ヒトの身体は皮膚や筋肉などの軟質組織と骨などの硬質組織で構成されており，様々な身体的運動に伴って生じる力学的挙動は複雑です．また，身体に不具合が生じると症状に応じて金属材料などを用いた矯正手術などの医学的治療を施す場合がありますが，その治療中や治療後においてもヒトは身体的運動を伴う活動を行います．金属材料によって矯正された身体はより複雑な組織的特性分布を持つため，力学挙動もより複雑になります．本研究では，ヒトにおける特徴的生体部位をモデリングし，数値解析シミュレーションを用いて身体的運動による力学挙動を明らかにすることを目指しています．

写真: 金属材料によって矯正固定された腰椎の運動シミュレーション

小型MEMS真空ポンプの開発

近年ボロメータをはじめ高真空で動作するマイクロデバイスの要求が高まっています．このようなデバイスは，高真空中で脱ガス処理をした後に気密封止接合して実現しています．今後，小型冷却原子時計等の超高真空で動作するデバイスを実現しようとする場合，気密封止後にキャビティ外部から超高真空排気するための小型真空ポンプが必要になることが予想されます．本研究では，MEMS技術を用いて超高真空排気が実現できる小型真空ポンプの開発を試みています．

写真: 放電させた小型MEMS真空ポンプ

論 文

発 表

受 賞