オペランド水素顕微鏡を用いた基礎物性評価と材料開発への応用
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22K04935
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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 29020:Thin film/surface and interfacial physical properties-related
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
矢ヶ部 太郎 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 先端材料解析研究拠点, 主幹研究員 (80354364)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
村瀬 義治 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 構造材料研究拠点, 主任研究員 (10354193)
板倉 明子 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 先端材料解析研究拠点, グループリーダー (20343858)
宮内 直弥 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 技術開発・共用部門, 主任エンジニア (70451416)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
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| Keywords | 水素顕微鏡 / 構造 / 透過 / 吸蔵 / 吸着 / 水素透過 / 拡散 / ドメイン構造 |
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| Outline of Research at the Start |
我々が独自開発したオペランド水素顕微鏡は、水素の局所透過状態を実時間で観測することを可能にした。本装置によりマクロなスケールで理解されてきた水素透過材料をミクロなスケールで理解可能となると考える。特に水素が良く透過すると知られている一部の合金系水素透過材料においては結晶構造が単一でないために起こっていると考えられており、ミクロなスケールでの水素透過の情報を知ることは材料設計の指針にもなり得ると考えられる。このような材料を、従来の合金板の利用の他、コンビナトリアル法などと組み合わせ明らかにしていきたい。
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| Outline of Annual Research Achievements |
水素と合金系物質についての相互作用をオペランド水素顕微鏡を用いて明らかにし、吸蔵現象のミクロな構造との関係およびセンサー材料などへの展開を目指して研究を行っている。初年度においては主に合金系サンプルのマクロな状態を示差走査熱量計（DSC）およびX線回折法(XRD)による評価方法を用いて、組成の違いによる相図との関係の確認を行っている。オペランド水素顕微鏡における適切なグレインサイズを調べ、熱処理温度を変数として最適化を行っている。また、関連する水素センシング研究として、表面吸着を経た吸蔵現象を理論的に評価した研究について論文と解説書籍を執筆している。2段階の反応速度論モデルを元にしたものであるが、特定条件下で、特徴的な解析解が得られ、実験データの説明に非常に役に立つことが分かった。今回の研究テーマにおける、水素透過現象を理解する上で重要な結論である。今後、合金のドメイン構造を調べていくことで、複数の相を含む場合の、ミクロ構造と水素透過の関係を明らかにしていきたいと考えている。
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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
オペランド水素顕微鏡において、水素透過膜および吸蔵材料におけるミクロな知見をしることが課題であり、そのためのサンプル作製およびマクロな計測を用いて基礎的構造評価を進めている。概ね計画通りに進んでおり、関連する水素吸着吸蔵に関する論文発表を行っており、順調である。
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| Strategy for Future Research Activity |
現在、オペランド水素顕微鏡のポテンシャルを活かせるための、サンプル作製の条件だしを中心に研究を進めている。今後、オペランド水素顕微鏡以外にも様々な表面測定手段を用いて解析を進めていく予定である。
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Report
(1 results)
Research Products
(11 results)
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[Presentation] Diffusion model of Hydrogen Permeation in Two Coexisting Structure2022
Author(s)
ITAKURA, Akiko, MURASE, Yoshiharu, YAKABE, Taro, KUSAWAKE, Tomoko, KITAJIMA, Masahiro, MIYAUCHI, Naoya, AOYAGI Satoka
Organizer
The 22nd International Vacuum Congress
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