書籍

【監修者】
斎藤　秀俊　     長岡技術科学大学　大学院工学研究科　教授

【編集委員】
赤坂　大樹　     東京科学大学　工学院　教授

【執筆者（掲載順）】
斎藤　秀俊　     長岡技術科学大学　大学院工学研究科　教授
加納　　眞　     KANO Consulting Office　代表
國次　真輔　     岡山県工業技術センター　応用技術部　精密加工科　科長／専門研究員
磯村　良幸　     株式会社神戸製鋼所　機械事業部門新事業推進本部先端プロセス技術部 PVD チーム　課長
大塚　康平　     株式会社神戸製鋼所　機械事業部門新事業推進本部先端プロセス技術部 PVD チーム
寺山　暢之　     神港精機株式会社　装置事業部真空装置技術部　技術部長付
岡崎　尚登　     日本アイ・ティ・エフ株式会社　技術開発部　部長
熊谷　　泰　     ナノコート・ティーエス株式会社　代表取締役社長
太田　貴之　     名城大学　理工学部　教授
小田　昭紀　     千葉工業大学　工学部　教授
齊藤　利幸　     株式会社ジェイテクト　イノベーション本部　主席プロフェッショナル
田村　徹弥　     カヤバ株式会社　基盤技術研究所材料研究室　室長
細畑　修平　     カヤバ株式会社　基盤技術研究所材料研究室　主幹研究員
福井　治世　     住友電気工業株式会社　アドバンストマテリアル研究所硬質材料研究部　主幹
西野創一郎　     茨城大学　工学部　准教授
三宅　浩二　     日本アイ・ティ・エフ株式会社　技術開発部　技師長
藤井　泰宏　     岡山大学　学術研究院医療開発領域／岡山大学病院　新医療研究開発センター　講師
逢坂　大樹　     岡山理科大学　生命科学部医療技術学科　准教授
中谷　達行　     岡山理科大学　フロンティア理工学研究所　教授
神田　一浩　     兵庫県立大学　高度産業科学技術研究所　教授
青野　祐美　     鹿児島大学　大学院理工学研究科　教授
和才　容子　     株式会社堀場テクノサービス　分析技術部
川口　雅弘　     東京都立産業技術研究センター　バンコク支所　支所長
藤本　明良　     株式会社堀場テクノサービス　分析技術本部
木野村　淳　     京都大学　複合原子力科学研究所　教授
平田　　敦　     東京科学大学　工学院　教授
中島　秀樹　     Synchrotron Light Research Institute（Public Organization）
　　　　　　     Beamline Division Head of Surface Sciences Section
　　　　　　     (公的機関)シンクトロン放射光研究所
大越　康晴　     東京電機大学　理工学部　教授
平栗　健二　     東京電機大学　工学部　常務理事／統括副学長／教授
金杉　和弥　     東京電機大学　工学部　准教授
野老山貴行　     名古屋大学　大学院工学研究科　准教授
八田　章光　     高知工科大学　システム工学群　教授
桑原　卓哉　     大阪公立大学　大学院工学研究科　講師
滝川　浩史　     豊橋技術科学大学　電気・電子情報工学系　副学長／教授
赤坂　大樹　     東京科学大学　工学院　教授
米谷　玲皇　     東京大学　大学院新領域創成科学研究科　准教授
割澤　伸一　     東京大学　大学院新領域創成科学研究科　教授
田中　章浩　     (元)一般社団法人 DLC 工業会
間野　大樹　     国立研究開発法人産業技術総合研究所　製造基盤技術研究部門
　　　　　　     表面機能・トライボロジー研究グループ　研究グループ長

第1章　DLC の特徴と用途
第1節　トライボロジー
　　〈加納　眞〉
1. はじめに
2. DLC コーティングのトライボロジー適用の経緯
3. 切削工具への DLC 適用
4. 自動車エンジン摺動部品への DLC 適用
5. 最近の DLC 適用動向
6. まとめ
第2節　摺動以外の諸特性
　　〈國次　真輔〉
1. はじめに
2. DLC の構造と組成
3. DLC の膜質とその分類
4. トライボロジー特性以外の諸特性

第2章　DLC の成膜方法と膜構造とプロセスの解析
第1節　UBMS 法による DLC 膜の特性と応用
　　〈磯村　良幸，大塚　康平〉
1. はじめに
2. UBMS 法の原理と特徴
3. UBMS 法による DLC 膜の形成
4. UBMS 法による DLC 膜の特性
5. 他の皮膜形成手法との比較
6. UBMS 法による DLC 膜の応用
7. おわりに
第2節　PIG プラズマ CVD 法および ADMS 法による DLC コーティング
　　〈寺山　暢之〉
1. はじめに
2. PIG プラズマ CVD 装置の原理
3. PIG プラズマのイオン量と質
4. PIG プラズマ CVD 法による DLC コーティング技術
5. 大型基板への取り組み
6. 水素フリー DLC のアプローチ
7. むすび
第3節　アークイオンプレーティング法
　　〈岡崎　尚登〉
1. アークイオンプレーティングの概要
2. アークイオンプレーティングによる DLC 膜の成膜
3. アーク DLC の工業的応用
4. フィルタードアーク（FVA）蒸発源の開発
5. まとめ
第4節　CAM®プラズマ源プラズマ CVD 法
　　〈熊谷　泰〉
1. はじめに
2. 成膜プロセスと装置
3. CAM®プラズマ源プラズマ CVD による a-C:H 被膜の特性
4. まとめ
第5節　HiPIMS
　　〈太田　貴之〉
1. はじめに
2. 膜入射するイオンの生成過程と DCMS と HiPIMS の比較
3. ターゲット電圧の効果
4. ターゲット投入電力とピーク電力の効果
5. パルス間隔の効果
6. 希ガスの効果
7. HiPIMS を用いた DLC 成膜の動向
第6節　DLC 成膜用炭化水素プラズマのシミュレーション
　　〈小田　昭紀〉
1. 緒　言
2. 大気圧炭化水素パルスプラズマのシミュレーション
第7節　GCIB 支援析出法による DLC 膜の合成
　　〈斎藤　秀俊〉
1. GCIB 支援析出法とは
2. 本手法で形成された DLC 膜
3. 試料の位置づけ
4. まとめ

第3章　DLC の実用事例
第1節　自動車関連部品
第1項　電磁クラッチ
　　〈齊藤　利幸〉
1. はじめに
2. ITCC®の構造とその要求特性
3. 電磁クラッチ用 DLC-Si
4. DLC-Si の大量成膜処理
5. おわりに
第2項　自動車部品
　　〈加納　眞〉
1. 実際に適用されている自動車部品
2. 研究開発されているエンジン摺動部品
3. 研究開発されている駆動系摺動部品
4. まとめ
第3項　油圧機器部品
　　〈田村　徹弥，細畑　修平〉
1. はじめに
2. 油圧ポンプでの適用例
3. サスペンション摺動部への適用例
4. おわりに
第2節　工具・金型
第1項　アルミニウム合金用切削工具
　　〈福井　治世〉
1. はじめに
2. DLC のトライボロジー特性と切りくず生成過程のシミュレーション
3. DLC をコーティングしたインサートの切削性能
4. DLC をコーティングしたエンドミルの切削性能
5. 各種アプリケーションでの加工事例
6. DLC コーティングにおける平滑性の改良
第2項　DLC コーティングによる Al 合金のプレス加工金型の耐久性向上
　　〈西野　創一郎〉
1. はじめに
2. 供試材および実験方法
3. 実験結果および考察
4. おわりに
第3節　その他の実用事例
第1項　ゴム・樹脂への DLC コートの適用
　　〈三宅　浩二〉
1. はじめに
2. ゴム・樹脂上への DLC 膜の製法
3. ゴム・樹脂上に成膜した DLC 膜の特性
4. ゴム・樹脂上 DLC 膜の製品応用
5. ゴム・樹脂・繊維にコーティングした DLC 膜の新しい機能
6. まとめ
第2項　金属ステント，人工血管，カテーテル
　　〈藤井　泰宏，逢坂　大樹，中谷　達行〉
1. 背　景
2. DLC の血液適合性と表面物性との相関関係
3. 血液適合性だけでよいのか？
4. 結　語

第4章　構造解析・評価
第1節　骨格構造と解析
第1項　X 線吸収微細構造法
　　〈神田　一浩〉
1. はじめに
2. X 線吸収微細構造法の原理と特徴
3. XAFS の測定装置
4. C　K 吸収端 NEXAFS による DLC 膜中の炭素原子のsp²/（sp²+sp³）比の決定
5. 広域吸収端微細構造を用いた第3 元素の局所構造解析
6. まとめ
第2項　紫外・可視光吸収分光法
　　〈青野　祐美〉
1. はじめに
2. 光と物質の相互作用
3. 装置の構成
4. 膜厚と屈折率の算出
5. 吸収係数と光学バンドギャップの算出
6. DLC 膜の光学バンドギャップ
第3項　エリプソメトリー
　　〈和才　容子〉
1. はじめに
2. 分光エリプソメトリーの原理
3. 測定から解析までの流れ
4. エリプソメトリーで得られる情報
5. 測定対象
6. 光学特性からわかる物質特性
7. 分光エリプソメトリーによる金薄膜の光学特性評価例
8. まとめ
第4項　X 線解析法
　　〈斎藤　秀俊〉
1. X 線回折の原理と装置構成
2. 回折チャートの読み方
3. X 線回折法による炭素薄膜測定の実際
第5項　X 線反射法
　　〈斎藤　秀俊〉
1. X 線の全反射現象
2. X 線反射チャートの読み方
3. X 線反射法による炭素薄膜測定の実際
第2節　欠陥・組成と解析
第1項　ラマン分光法
　　〈川口　雅弘〉
1. ラマン分光法とは
2. DLC のラマンスペクトル
3. ラマン分光装置の概略
4. まとめ
第2項　X 線光電子分光法
　　〈青野　祐美〉
1. はじめに
2. 原　理
3. 装置の構成
4. 光源の種類
5. 分析範囲と表面処理
6. DLC 膜の XPS スペクトルと化学シフト
7. 深さ方向分析
第3項　GD-OES
　　〈藤本　明良〉
1. はじめに
2. RF-GD-OES の原理
3. RF-GD-OES を用いた DLC 分析に特化した測定手法の開発
4. 一般的な深さ方向元素分析手法との比較
5. RF-GD-OES を用いた DLC 材の膜厚評価手順
6. おわりに
第4項　陽電子消滅分光法
　　〈木野村　淳〉
1. 陽電子消滅分光法の特徴
2. 低速陽電子ビーム源
3. 代表的な測定手法：陽電子消滅寿命とドップラー広がり
4. 水素イオン照射シリコンの測定例
5. DLC 膜の測定例
6. まとめ

第5章　DLC の物性・評価
第1節　マクロ特性（ヤング率・強度・残留応力）
　　〈平田　敦〉
1. ヤング率
2. 強　度
3. 残留応力
第2節　摺動特性
　　〈加納　眞〉
1. はじめに
2. DLC の摺動特性
3. 環境による DLC の摩擦特性の違い
4. エンジン部品の摩擦特性
5. 潤滑剤による DLC の摺動特性，超潤滑特性
6. 摺動条件の違いによる摩擦特性
7. まとめ
第3節　電気特性
第1項　誘電特性評価方法
　　〈青野　祐美〉
1. はじめに
2. 分極の種類
3. 誘電損失
4. 薄膜の誘電率測定
5. kHz-MHz の帯域における DLC 膜の誘電率
第2項 sp²微小構造が電気特性に与える影響
　　〈中島　秀樹〉
1. はじめに
2. 電子状態と結合構造
3. おわりに
第4節　医療材料としての特性
第1項　細胞特性評価
　　〈大越　康晴，平栗　健二〉
1. はじめに
2. DLC の光学定数（n-k値）と表面状態
3. 細胞接着性評価
4. まとめ
第2項　抗菌性・抗ウイルス性
　　〈金杉　和弥，平栗　健二〉
1. はじめに
2. 繊維材料に成膜した DLC および F-DLC の抗菌性
3. Cu-DLC の抗菌性・抗ウイルス性
4. まとめ

第6章　DLC の将来展望・研究の最前線
第1節　環境にやさしい DLC コーティング
　　〈三宅　浩二〉
1. はじめに
2. 実用事例と環境への寄与
3. 今後の展望
第2節　更なる低摩擦を目指して
　　〈野老山　貴行〉
1. はじめに
2. 超低摩擦のためのインコメンシュレート構造
3. DLC 膜のグラファイト化の再定義
4. グラファイトドメインの保護
第3節　水素吸蔵材料
　　〈斎藤　秀俊〉
1. アモルファス炭素膜と水素の関係
2. 水素吸蔵量測定法
3. 炭素材料の構造と水素吸蔵量
第4節　水素ガスバリア膜
　　〈八田　章光〉
1. はじめに
2. DLC 膜の作製
3. 透過法による水素ガスバリア性の評価
4. 水素透過流量測定結果
5. 拡散方程式による検討
6. まとめ
第5節　メディカル応用
　　〈大越　康晴，平栗　健二〉
1. DLC のパラダイムシフト（「保護膜」から「能動的生体制御材料」へ）
2. 能動的な生体応答の制御（バイオアクティブ DLC）
3. 抗菌・抗ウイルス機能の強化
4. メディカル応用に向けた国際標準化と技術基盤
5. DLC の将来展望 ― 次世代バイオインターフェース創成技術へ
6. まとめ
第6節　分子動力学シミュレーションを用いた DLC のトライボケミストリー
　　〈桑原　卓哉〉
1. はじめに
2. DLC の摩擦特性に関する古典 MD シミュレーション
3. DLC と有機系摩擦調整剤のトライボケミストリー
4. DLC と耐摩耗添加剤のトライボケミストリー
5. さいごに
第7節　フィルタードアークを用いた DLC 膜形成
　　〈滝川　浩史〉
1. はじめに
2. 真空アーク蒸着
3. DLC 膜の特性
第8節　レーザー照射による DLC 膜の接合・転写
　　〈赤坂　大樹〉
1. はじめに
2. 接合・転写方法
3. 接合・転写後の試料
4. DLC 膜の転写・接合のメカニズム
5. まとめと本技術の拡張性
第9節　集束イオンビームによる立体ナノ構造形成技術とその応用
　　〈米谷　玲皇，割澤　伸一〉
1. はじめに
2. 立体ナノ構造形成法
3. FIB-CVD により形成した DLC 構造体の微細構造
4. ナノデバイスへの応用
5. まとめ

第7章　ISO 規格の最新動向
第1節　DLC 膜の国際標準規格
　　〈斎藤　秀俊〉
1. 標準化への道のり
2. 標準化に向けた国際連携
3. DLC 膜に関する国際標準規格
第2節　DLC の分類にかかわる ISO 規格（ ISO 23216）とその利用
　　〈田中　章浩〉
1. はじめに
2. ISO 20523:2017 での炭素膜の分類
3. アモルファス炭素膜である DLC 膜などの分類表
4. DLC 膜などの分類図
5. DLC 膜などのタイプ，製法，特性
6. DLC 膜などの各種分野での適用例
7. 分類の ISO 規格の有用性
第3節　DLC の光学特性（ ISO 23216）
　　〈和才　容子〉
1. はじめに
2. ISO 23216 の概要
3. DLC の物理特性と光学特性の関係
4. 分光エリプソメトリーとは
5. 分光エリプソメーターによる DLC 分析例（DLC の用途別の性能と光学特性の関係）
6. ISO 23216 の詳細
7. ISO 23216 による光学特性評価の意義
8. 他の規格や評価手法との関係性・今後の展望
9. まとめ
第4節　DLC の摺動特性（ ISO 18535）
　　〈間野　大樹〉
1. 摩擦摩耗特性の評価
2. 耐荷重能の評価
3. 摩擦摩耗特性の評価と耐荷重能の評価の関係，評価手法のバリエーション

※本書に記載されている会社名，製品名，サービス名は各社の登録商標または商標です。
　なお，必ずしも商標表示（®，TM）を付記していません