近未来薄膜技術「音を、形に」

薄膜は基材の特製と違った特性を持たせる目的で個体材料を薄く形成したものと定義される。習慣的には、厚みは10μm以下のものを言う。例えば、樹脂の積層フィルムにアルミの薄膜を用いた食品包装の袋として使われている。これは、光による劣化防止などとして役立つ。薄膜は非常に薄くかつ頑丈なシートであれば、カラーシートへの技術が医療で期待される。伸縮性のシートはゴムの材料を皮膜化することで伸び縮みする際に色が変化する。ひずみを与え、シートが透過する光が信号のような働きをするのである。

ドライプロセスとウェットプロセス薄膜製法がある。ドライプロセスとは材料表面を気相または溶融状態を用いて処理することである。一方、ウェットプロセスでは水曜駅または非水溶液を用いて処理することである。工業的には、めっき法や、PDV、CVDが良く使われる。このPVDとCVDに共通して真空技術は重要である。PVD技術の応用には真空常着やスパッタリング、イオンプレーティングが主な手法だ。真空蒸着では、真空中で金属や金属酸化物などの成膜材料を加熱溶融し、蒸発または昇華させて、基材や基板の表面に付着させて薄膜を形成する技術だ。真空にすることで、蒸気が低温で発生し酸素や窒素、水分など、不純物の影響も少なくなる利点がある。イオンプレーティングは蒸発物質をDC、RFの放電によりイオン化、高エネルギー化し、電解で加速される方法だ。これにより、膜の密着率が高くなる。また、結晶性が良くなり反応性の促進にもなる。スパッタリング。一見、バッタの名前のように見えるかも知れないがそうではない。この原理は上手くできている。真空中に不活性ガスを導入し放電によりイオン化したガスを、マイナス電位のターゲットの表面に高速で衝突させる。成膜材料の粒子を激しく弾き出し基材表面に薄膜を形成させる。CVDとはChemical Vapor Depositionの略だ。プラズマCVDでは並行平板型電極に高周波を印可し、原料ガス、キャリアガスをプラズマ化して分解、基板に薄膜を形成する。

PDCA。製品開発はニーズを基に「製品設計」→「プロセス評価」→「評価」のサイクルが非常に重要だと言うことだ。また、製品には信頼の保証は必須であり３現主義の重要性も感じた。計画、実行、評価、改善の４段階を繰り返すことがモノづくりでも当てはまる。故障率FITの単位でも信頼問題を起こさせないためには、非定常な工程を作業指示書や安易な思い込みは大きな損害を生む可能性がある。作業者と設計者相応の意見交換が日々の業務に影響を与える。それが、たとえ小さなことでも問題解決につながることが多いと学んだ。近年、逆浸透膜の市場規模が2024年までに52億米ドル、薄膜複合膜が材料別で最も急速に成長すると予測された。起因は、水の需要と供給の差が拡大していることだ。私はこの影響を受け、内閣府の「スーパーシティ」構想にも提案をできるのではと考える。「スーパーシティ」とは、AIやビッグデータなどの最先端技術を活用し、国民が住みたいと思う、より良い未来会社を包括的に先行実現するショーケースを目指すのものとされている。モデルは近未来感の球体ロボット型ワイヤレススピーカー「Gravastar」だ。音、それは波長でもあり振動でもある。これは薄膜でも伝わる。媒体である一定の距離で水の薄膜を張る。ただ水でなく、ある温度を超えると蒸発し蒸気が発生する。その気泡と媒体からでるレーザーで空間中踊るように光が信号に乱反射する。そしてそのレーザーの終点を薄膜として層にする。これの一番のメリットは少量の水かつ少量の電力で生み出すことだ。金属のナノ構造を周期的に配列した構造の表面では、特定の光に対して電子が集団振動する表面プラズモンと呼ばれる効果を応用する。「音を、形に」をコンセプトに商品開発を提案し、安全・安心を証明する。声のトーンや大きさで光の色や強さが変化し、感情を数値化するのもあと10年後の技術だ。

20 thoughts on “近未来薄膜技術「音を、形に」”

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