異方性多結晶レーザーセラミックスの創製:ナノ組織化と配向制御
Project/Area Number |
21H01611
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Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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Allocation Type | Single-year Grants |
Section | 一般 |
Review Section |
Basic Section 26020:Inorganic materials and properties-related
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Research Institution | National Institute for Materials Science (2023) Kitami Institute of Technology (2021-2022) |
Principal Investigator |
古瀬 裕章 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 電子・光機能材料研究センター, 独立研究者 (50506946)
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Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鈴木 達 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 電子・光機能材料研究センター, グループリーダー (50267407)
森田 孝治 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 電子・光機能材料研究センター, グループリーダー (20354186)
金 炳男 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 電子・光機能材料研究センター, NIMS特別研究員 (50254149)
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Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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Budget Amount *help |
¥17,680,000 (Direct Cost: ¥13,600,000、Indirect Cost: ¥4,080,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2021: ¥8,450,000 (Direct Cost: ¥6,500,000、Indirect Cost: ¥1,950,000)
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Keywords | 透光性セラミックス / レーザー / 配向制御 / パルス通電焼結 / 微結晶粒 / 配向組織 |
Outline of Research at the Start |
透明な多結晶セラミックスは、大型化が容易なことから高出力レーザー材料として利用されているが、異方性(非立方晶系)材料の場合、複屈折による粒界散乱がレーザー出力を制限している。本研究の概要は、異方性多結晶セラミックスを有効なレーザー材料へ展開するために、結晶粒の「微細化(ナノ組織化)」と「配向制御」の両方に取り組むことで粒界散乱を低減するとともに、焼結組織(粒径、配向度)とレーザー特性(出力、効率)との関連を明らかにし、高出力化を目指すことである。さらに、強異方性かつ二軸性結晶に対しても本手法を展開し、組織制御や光学特性との関連を明らかにする。
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Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、複屈折を有する非立方晶系材料に対して、「結晶粒の微細化」と「配向制御」の両立により粒界散乱を抑制してレーザー品質の透明多結晶セラミックスを作製し、高出力を得ることである。2021年度は、代表者が「結晶粒の微細化」によりレーザー発振の原理実証に成功した一軸性のアパタイトに対して、①最適なフッ素置換条件の探索、②結晶粒径と光学品質の関連調査、③磁場を用いた配向制御の効果検証を試みた。また、④CaをSrに置き換えたS-FAPの透明化にも取り組んだ。①および②では系統的に条件探索をすることで新たな知見が得られた。③では、わずかに配向した成形体の作製に成功した。④では、微結晶粒で構成される透明なS-FAPセラミックスの作製に成功し、蛍光評価を行った。その他、二軸性結晶についても液相合成による微粉体合成を実施し、配向制御の準備を整えた。
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Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
アパタイトの開発では多くの知見が得られ、高品質化に向けた検討が十分にできた。配向成形において、微粉体であるにも関わらず配向効果が見られた。また、S-FAPにおいては結晶粒の微細化により十分な透明試料の作製に成功し、レーザー発振の実証に向けた準備が整った。
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Strategy for Future Research Activity |
初年度に強磁場下で成形したアパタイトを焼結し、光学特性の評価を行う。また、配向度を上げるための合成条件の見直しをする予定であり、新たに超高圧湿式分散装置による粉体の分散処理を取り入れ、その効果を確かめる。思うように分散しない場合は、高エネルギーボールミル等を組み合わせて対応する。同様の製造過程を二軸性結晶にも展開し、配向体の作製を目指す。また、新たに得られた透明S-FAPセラミックスに対して、レーザー発振の実証を目指す。
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Report
(1 results)
Research Products
(8 results)