| Project/Area Number |
18K04712
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 26020:Inorganic materials and properties-related
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
TANAKA YUMI 東京理科大学, 工学部工業化学科, 准教授 (00436619)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
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| Keywords | 炭酸アパタイト / 酸化物イオン伝導 / セラミックス / 固体電解質 / ドーピング / イオン伝導機構 / 酸化物イオン伝導体 / 中温領域 |
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| Outline of Final Research Achievements |
Based on our previous findings that B-type carbonate apatites (B-CA) with certain amounts of CO32- and/or F- ions show relatively high O2- conductivity, a series of B-CA ceramics was prepared, and the ionic conductivity was investigated focused on the doping compositions. The results suggested two possible O2- conduction pathways in B-CA ceramics. One is one-dimensional conduction through oxide ion defects on the c-axis, and the other is three-dimensional conduction via interstitial O2- sites caused by thermal dissociation of defect association between Na+ / O2-. By optimizing the defect composition based on this finding, we have realized a B-CA-based electrolyte that exhibits a conductivity of 10-2 S / cm at 600 ° C.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
現在実用化され、あるいは研究が進められているO2-伝導体は、いずれも主成分として希少な重金属を多量に含んでいる。対して、骨の主成分であるB-CAは軽元素のみから構成される化合物であり、このような特異なイオン構成によるO2-伝導体に関する報告は本研究をおいて他にはなく、その実用化は、元素戦略上大きな社会的意義を持つ。加えて、イオン伝導体としての研究の歴史が浅く、まだまだ未解明な部分の多い「アパタイト化合物群」に属するB-CA系化合物のイオン伝導機構の解明は、固体アイオニクス分野に対する大きな学術的貢献につながる。
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