閻 紀旺 (ヤン ジワン)

Yan, Jiwang

写真a

所属(所属キャンパス)

理工学部 機械工学科 (矢上)

職名

教授

HP

外部リンク

総合紹介 【 表示 / 非表示

  • 高付加価値型ものづくりを実現するための、マイクロ・ナノ領域での材料除去・変形および物性制御に基づく高精度・高効率・省エネ・省資源の加工技術の研究開発に取り組んでいる。特に超精密機械加工、マイクロ・ナノ構造形成、レーザ加工・欠陥修復などを中心に新技術の提案ならびにその原理の解明を進めている。

経歴 【 表示 / 非表示

  • 2000年04月
    -
    2001年09月

    東北大学工学研究科助手

  • 2001年10月
    -
    2005年03月

    北見工業大学助教授

  • 2005年04月
    -
    2007年03月

    東北大学工学研究科助教授

  • 2007年04月
    -
    2012年03月

    東北大学工学研究科准教授

  • 2008年02月
    -
    2008年04月

    シドニー大学日本学術振興会特定国派遣研究者

全件表示 >>

学歴 【 表示 / 非表示

  • 1991年07月

    吉林大学, 工学部, 機械工学科

    大学, 卒業

  • 1994年03月

    吉林大学, 工学研究科, 機械工学専攻

    大学院, 修了, 修士

  • 1996年01月

    清華大学, 工学研究科, 精密機械学専攻

    大学院, 退学, 博士

  • 2000年03月

    東北大学, 工学研究科, 機械電子工学専攻

    大学院, 修了, 博士

学位 【 表示 / 非表示

  • 博士(工学), 東北大学, 課程, 2000年03月

 

研究分野 【 表示 / 非表示

  • 生産工学・加工学 (精密工学・機械加工学)

  • 材料加工・組織制御工学 (材料加工・処理)

  • ナノマイクロシステム (マイクロ・ナノデバイス)

  • 複合材料・表界面工学 (応用物性・結晶工学)

研究キーワード 【 表示 / 非表示

  • 超精密加工

  • マイクロ・ナノ加工

  • レーザプロセッシング

  • 電気加工

  • ナノメカニクス

 

著書 【 表示 / 非表示

  • Multidisciplinary Science in Micro/Nanoscale Manufacturing

    J. Yan (Guest editor), Elsevier B.V., 2020年12月

    担当範囲: International Journal of Machine Tools and Manufacture, Volume 159 (Special Issue)

  • Micro and nanoscale laser processing of hard brittle materials

    Yan J., Takayama N., Micro and Nanoscale Laser Processing of Hard Brittle Materials, 2019年11月,  ページ数: 242

    担当範囲: 1-242

     概要を見る

    © Elsevier 2020. All rights reserved. Micro and Nanoscale Laser Processing of Hard Brittle Materials examines general laser-material interactions within this type of material, focusing on the nanoprocessing technologies that these phenomena have given rise to. Sections cover laser machining, healing, recovery, sintering, surface modification, texturing and microstructuring. These technologies all benefit from the characteristics of laser processing, its highly localized heating ability, and its well-defined optical properties. The book also describes frontier applications of the developed technologies, thus further emphasizing the possibility of processing hard brittle materials into complex structures with functional surfaces at both the micro and nanoscale.

  • リチウムイオン二次電池用シリコン系負極材の開発動向

    閻 紀旺, シーエムシー出版, 2019年11月,  ページ数: 251

    担当範囲: 第3章 レーザ照射による廃シリコン粉末からのマイクロピラー形成とその負極特性, 20-33

  • Micro and Nano Fabrication Technology

    J. Yan (ed.), Springer Nature Singapore Pte Ltd., 2018年05月

    担当範囲: 1-959

  • Micro and Nano Fabrication Technology, J. Yan (ed.)

    M. Mukaida, J. Yan, Springer Nature Singapore Pte Ltd., 2018年05月

    担当範囲: Chapter 7: Tool-Servo Driven Diamond Turning for Structured Surface, 215-244

全件表示 >>

論文 【 表示 / 非表示

  • Laser induced micro-cracking of Zr-based metallic glass using 10<sup>11</sup> W/m<sup>2</sup> nano-pulses

    Huang H., Qian Y., Wang C., Yan J.

    Materials Today Communications (Materials Today Communications)  25 2020年12月

     概要を見る

    © 2020 Elsevier Ltd Low power nanosecond laser irradiation has potential applications in surface processing of metallic glasses (MGs). However, the response of MGs to a relatively low power intensity (1011 W/m2) has not been investigated. In this study, surface microstructures and characteristics of Zr-based MG after low power nanosecond laser irradiation were studied. Micro-cracks with depth in nanoscale and width in microscale were observed on the irradiated MG surface. The effects of laser parameters on the formation and evolution of micro-cracks were further investigated, and surface characteristics were characterized by using X-ray diffraction (XRD) and energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS). The results showed that under the peak laser power intensity of 2.3 × 1011 W/m2, when increasing the scanning speed from 1 to 5 mm/s, the maximum width of micro-cracks reduced from 3 μm to be less than 1 μm; further increasing to 10 mm/s, no micro-cracks appeared. When increasing the laser power intensity, the micro-groove structure would be formed with pileup around it and line cracks, open cracks and laser pulse tracks on it. During multi-line laser scanning, the pulse overlap rate also affected the formation and distribution of micro-cracks. At last, the formation mechanism of micro-cracks was discussed. These results would be meaningful for understanding the laser-MG interaction as well as guiding the selection of laser parameters for various applications.

  • Algorithm of Micro-Grooving and Imaging Processing for the Generation of High-Resolution Structural Color Images

    Zhou T., He Y., Wang T., Dong X., Liu P., Zhao W., Hu Y., Yan J.

    Nanomanufacturing and Metrology (Nanomanufacturing and Metrology)  3 ( 3 ) 187 - 198 2020年09月

    ISSN  2520811X

     概要を見る

    © 2020, International Society for Nanomanufacturing and Tianjin University and Springer Nature Singapore Pte Ltd. The use of submicron structures for structural coloration of surfaces has broad applications for color filters, projection displays, virtual reality, and anti-counterfeiting. Currently, structural color images lack high resolution due to low manufacturing accuracy. In this study, the axial-feed fly cutting (AFC) method is proposed to fabricate submicron grooves for the diffraction of visible light to create structural color images. We establish the relationship between the color information in the pixels of the original image and the parameters of the array units corresponding to the pixels. An algorithm to determine groove spacing and the tool path is established, and array units with the desired groove spacing are machined to reproduce the structural color images. The submicron grooves fabricated by AFC have high quality and good consistency. Due to the excellent diffraction performance of the machined grooves, images with high saturation and resolution can be reproduced. It is verified that images with various colors can be efficiently fabricated using the proposed method and algorithm.

  • Generation of high-saturation two-level iridescent structures by vibration-assisted fly cutting

    He Y., Zhou T., Dong X., Liu P., Zhao W., Wang X., Hu Y., Yan J.

    Materials and Design (Materials and Design)  193 2020年08月

    ISSN  02641275

     概要を見る

    © 2020 The Authors The submicron-level structured surface induces viewing-angle-dependent iridescence, and has wide applications in multi-color printing, micro-display projection, invisibility cloak technology. In this study, several types of two-level structures, which consist of the first-order micro geometric features corresponding to the pattern shape and the second-order submicron grooves corresponding to the diffraction grating, are designed to directly induce a variety of iridescent patterns based on their shape regulations. To fabricate these two-level iridescent structures with high accuracy in a single step, vibration-assisted fly cutting (VAFC) is proposed. VAFC involves the low-frequency vibration of the workpiece in the vertical direction during the feed in the horizontal direction and the high-speed rotation of the diamond cutting tool. A 3D theoretical model is established for the numerical simulation of the generating process of the iridescent structures and the regulation of the first-order geometric feature by vibration parameters. As the key parameter to the iridescent color, the spacing of the second-order submicron grooves is flexibly controlled by the feed rate. A VAFC platform is developed to fabricate the two-level structures and an optical detection system is setup to test the surface iridescence. Various vivid colors are regulated by the two-level structures with high saturation and uniformity.

  • Silicon nanoparticle generation and deposition on glass from waste silicon powder by nanosecond pulsed laser irradiation

    Momoki K., Manabe T., Li L., Yan J.

    Materials Science in Semiconductor Processing (Materials Science in Semiconductor Processing)  111 2020年06月

    ISSN  13698001

     概要を見る

    © 2020 Elsevier Ltd Silicon nanoparticles can be used for fabricating electrodes in high-performance lithium ion batteries and other high value-added products. Currently, silicon nanoparticles are fabricated by pulsed laser irradiation of single-crystal silicon wafers in water. In this study, we proposed silicon nanoparticle generation by using a nanosecond pulsed laser to irradiate waste silicon powder which is disposed from wire-saw slicing processes of silicon ingots. The laser-induced nanoparticles were backward-transferred and deposited on a glass substrate. It was found that the morphology and amount of the deposited nanoparticles was strongly dependent on the distance between the glass substrate and the waste silicon powder target. Raman spectroscopy showed that the silicon nanoparticles were crystalline, and the average size was ~10 nm. The obtained silicon nanoparticles had high purity, as the diamond abrasives included in the waste silicon powder were removed through oxidation and vaporization during laser irradiation.

  • Generating Nanodot Structures on Stainless-Steel Surfaces by Cross Scanning of a Picosecond Pulsed Laser

    Kobayashi T., Yan J.

    Nanomanufacturing and Metrology (Nanomanufacturing and Metrology)  3 ( 2 ) 105 - 111 2020年06月

    ISSN  2520811X

     概要を見る

    © 2020, The Author(s). Ultrashort pulsed laser-induced periodic surface structures (LIPSS) can be generated on different kinds of materials, which are widely utilized for modifying surface properties such as wettability, adhesion, and tribological, as well as optical performances. Previous studies have focused mainly on one-dimensional LIPSS (i.e., line structure) generation. In this study, a picosecond pulsed laser was used to irradiate stainless-steel surfaces for generating two-dimensional LIPSS, namely nanodot structures, by cross-scanning the laser beam for a different number of times. The obtained nanodot structures were found to be super hydrophilic just after laser irradiation, but turned to be hydrophobic after exposure in air for a few days. By cross-scanning the laser beam for the same number of times, local LIPSS rewriting was realized. This study showed the possibility of improving the homogeneity of the surface properties of steel materials through laser-induced nanodot structuring.

全件表示 >>

総説・解説等 【 表示 / 非表示

  • CFRPの溝加工における超音波振動援用の効果

    山崎剛史,閻 紀旺

    超音波テクノ 32 ( 6 ) 1 - 6 2020年12月

    総説・解説(商業誌、新聞、ウェブメディア), 共著

  • 超音波振動援用バニシングによる金属積層造形面の高品質化

    寺町亮則,閻 紀旺

    超音波テクノ 32 ( 6 ) 7 - 11 2020年12月

    総説・解説(商業誌、新聞、ウェブメディア), 共著

  • レーザ照射による鋼材表面へのナノ周期構造形成とその金型応用

    閻 紀旺

    砥粒加工学会誌 64 ( 8 ) 399 - 402 2020年08月

    総説・解説(学術雑誌), 単著

  • 自由曲面微細構造の超精密切削加工とそれを実現するための工具形状計測

    長山晃大, 閻 紀旺

    機械と工具 10 ( 3 ) 8 - 12 2020年03月

    総説・解説(学術雑誌), 共著

  • 複合レーザプロセスによる積層造形品の平滑化

    漆畑卓朗, 石田 宏, 杉山善崇, 若林知敬, 多久島裕一, 閻 紀旺

    レーザ加工学会誌 26 ( 2 ) 44 - 46 2019年06月

    総説・解説(学術雑誌), 共著

全件表示 >>

研究発表 【 表示 / 非表示

  • 微細構造表面の超精密加工と機能付与

    閻 紀旺

    精密工学会第410回講習会「超精密 加工/計測技術 -光学部品の高精度要求に応える先端事例と最新動向」 (東京(オンライン開催)) , 2020年12月, 口頭(招待・特別)

  • マイクロ加工技術の進展と研究動向

    閻 紀旺

    精密工学会マイクロ生産機械システム専門委員会2020年度総会兼第59回委員会 (東京(オンライン開催)) , 2020年12月, 口頭(招待・特別)

  • Laser healing of machining-induced microcracks in single-crystal sapphire

    K. Adachi, Y. Nishide, N. Sugizaki, J. Yan

    The 18thInternational Conference on Precision Engineering (ICPE2020) (Kobe, Japan (Online)) , 2020年11月, 口頭(一般)

  • Response of resin coating films containing fine metal particles to ultrashort laser pulses

    A. Nakajima, J. Yan

    The International Symposium on Precision Engineering and Sustainable Manufacturing (PRESM2020) (Seoul, Korea (Online)) , 2020年11月, ポスター(一般)

  • Micro/nanoscale surface structuring for functionalization of materials

    J. Yan

    The International Symposium on Precision Engineering and Sustainable Manufacturing (PRESM2020) (Seoul, Korea (Online)) , 2020年11月, 口頭(招待・特別)

全件表示 >>

競争的資金等の研究課題 【 表示 / 非表示

  • レーザ照射によるSiマイクロピラーの高速生成と次世代Liイオン電池への応用探索

    2017年06月
    -
    2019年03月

    文部科学省・日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 閻 紀旺, 挑戦的研究(萌芽), 補助金,  代表

  • 単結晶Siと赤外線透過ポリマの界面架橋結合による高機能フレネルレンズの超精密成形

    2017年04月
    -
    2020年03月

    文部科学省・日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 閻 紀旺, 基盤研究(B), 補助金,  代表

  • ファイバーレーザローカルヒーティング法による超高温ナノインデンテーションへの挑戦

    2015年04月
    -
    2017年03月

    文部科学省・日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 閻 紀旺, 挑戦的萌芽研究, 補助金,  代表

     研究概要を見る

    パワー半導体や耐熱セラミックスなどの超高温環境での力学特性解明が急務となっている.一方,現在ナノスケールの力学特性解明に用いられるナノインデンテーション装置の測定温度は数百℃が限界である.本研究では,ナノ多結晶ダイヤモンド圧子を用いて,レーザローカルヒーティング法による1200℃までの超高温ナノインデンテーションを目指して研究を行った.その結果,超硬質材料のナノインデンテーションにおいてナノ多結晶ダイヤモンド圧子が有用であること,レーザによる圧痕周囲のみの加熱のため装置全体の熱変形が小さいことを確認した.

  • 導電性ナノ結晶ダイヤモンド工具を用いた電磁場での単結晶シリコンの超精密切削

    2014年04月
    -
    2017年03月

    文部科学省・日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 閻 紀旺, 基盤研究(B), 補助金,  代表

     研究概要を見る

    車載ナイトビジョン装置や夜間防犯カメラ,サーモグラフィーなどの赤外線光学デバイスの開発において単結晶シリコンを基板とする複雑形状レンズの超精密加工が強く求められている.しかし,シリコン切削時にダイヤモンド工具の摩耗が非常に激しく,それによる加工精度低下そして生産コスト増加が大きな問題となっている.本研究では,導電性をもつダイヤモンド切削工具を使用し,通電切削およびシリコンへの光照射と電磁場内での超精密切削法を提案した.その結果,シリコン工作物からダイヤモンド工具へ微弱な電流を発生させることによりダイヤモンド工具のバックボンド電子の損失を防ぎ,ダイヤモンド工具摩耗への低減効果を確認した.

受賞 【 表示 / 非表示

  • PRESM2020 Best Paper Award

    A. Nakajima, J. Yan, 2020年10月, International Symposium on Precision Engineering and Sustainable Manufacturing (PRESM2020), Response of Resin Coating Films Containing Fine Metal Particles to Ultrashort Laser Pulses

    受賞区分: 国際学会・会議・シンポジウム等の賞,  受賞国: 韓国

  • Outstanding Paper Award

    Z. Zhang, J. Yan, T. Kuriyagawa, 2020年09月, International Journal of Extreme Manufacturing (IJEM), IoP publishing, Manufacturing technologies toward extreme precision

    受賞区分: 学会誌・学術雑誌による顕彰

  • 砥粒加工学会賞論文賞

    砂場勇輝,立川直樹,片山 靖,閻 紀旺, 2020年02月, 砥粒加工学会, シリコン切りくずと金属微粒子の高圧焼結によるポーラス複合構造体の創製

    受賞区分: 国内学会・会議・シンポジウム等の賞

  • ASPEN2019 Best Paper Award

    Y. Saito, Y. Sasaki, M. Hirakoka, M. Kubota, J. Yan, 2019年11月, The 8th International Conference of ASPEN, Chatter suppression in ultra-precision cutting of thin material substrates

    受賞区分: 国際学会・会議・シンポジウム等の賞

  • 工作機械技術振興賞(奨励賞)

    岸諒一郎, 閻 紀旺, 2019年06月, 工作機械技術振興財団, 同一電極による放電・電解複合加工の試み

    受賞区分: 出版社・新聞社・財団等の賞

全件表示 >>

 

担当授業科目 【 表示 / 非表示

  • 超精密加工計測

    2020年度

  • マルチディシプリナリ科学特別講義

    2020年度

  • 精密加工学

    2020年度

  • 理工学基礎実験

    2020年度

  • 機械加工学の基礎

    2020年度

全件表示 >>

 

所属学協会 【 表示 / 非表示

  • 日本機械学会, 

    1997年04月
    -
    継続中
  • 精密工学会, 

    1997年04月
    -
    継続中
  • 砥粒加工学会, 

    2000年04月
    -
    継続中
  • 応用物理学会, 

    2004年04月
    -
    継続中
  • レーザ加工学会, 

    2009年01月
    -
    継続中

全件表示 >>

委員歴 【 表示 / 非表示

  • 2019年04月
    -
    継続中

    学術誌編修部会委員, 日本機械学会

  • 2019年01月
    -
    継続中

    Editorial Board Member, International Journal of Extreme Manufacturing

  • 2018年04月
    -
    継続中

    Editorial Board Member, Journal of Micromanufacturing

  • 2018年03月
    -
    継続中

    Editorial Board Member, International Journal of Machine Tools and Manufacture

  • 2017年06月
    -
    継続中

    Editorial Board Member, Nanomanufacturing and Metrology

全件表示 >>