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Elucidation of grain-alignment mechanism of ceramics polycrystals by reactive diffusion technique

Research Project

Project/Area Number 23656399
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research

Allocation TypeMulti-year Fund
Research Field Inorganic materials/Physical properties
Research InstitutionNagoya Institute of Technology

Principal Investigator

FUKUDA Koichiro  名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90189944)

Co-Investigator(Renkei-kenkyūsha) ASAKA Toru  名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (80525973)
YOSHIDA Hideto  東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 技術職員 (30376553)
Project Period (FY) 2011 – 2012
Project Status Completed (Fiscal Year 2012)
Budget Amount *help
¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2012: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2011: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Keywords結晶配向 / 組織制御 / 反応拡散 / イオン伝導体 / アパタイト / 結晶配向セラミックス / 酸化物イオン伝導 / 固体酸化物型燃料電池
Research Abstract

We have prepared the highly c-axis-oriented polycrystalline material of apatite-type La9.50Si6026.25 by isothermal heating of the sandwich-type La2SiO5/La2Si2O7/La2SiO5 diffusion couple at 1873 K for 50 h. The resulting polycrystal was characterized using optical microscopy, X-ray diffractometry and impedance spectroscopy. The annealed couple was mechanically processed, and the thin-plate electrolyte consisting of the textured polycrystal was obtained. The oxide-ion conductivity along the c-axis steadily increased from 2.0 X 10-2 S/cm to 7.9 X 10-2 S/cm with increasing temperature from 723 to 1073 K. The conductivity of this material was, at 723 - 973 K, ca. 2.5 times higher than that of the c-axis-oriented apatite polycrystal of La9.33Si6O26. These two materials have the identical activation energy of conduction (0.35 eV), and hence the conduction mechanism must be the same. Both crystal structures of La9.50Si6O26.25 and La9.33Si6O26 at ambient temperature (space group P63/m) showed the appreciable positional disordering of 0 atoms (12i site) that are bonded to Si atoms, together with the anharmonic displacements of La atoms (4f and 6h sites). The former structure is further characterized by the positional disordering of channel oxide ions (2a and 4e sites) as well as the presence of interstitial oxide ions (6h site), which would contribute to the higher conductivity along the c-axis.

Report

(3 results)
  • 2012 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2011 Research-status Report
  • Research Products

    (55 results)

All 2013 2012 2011 Other

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (42 results) Remarks (3 results) Patent(Industrial Property Rights) (4 results)

  • [Journal Article] Thermal Expansion of Lanthanum Silicate Oxyapatite (La9.33+2x(SiO4)6O2+3x), Lanthanum Oxyorthosilicate (La2SiO5) and Lanthanum Sorosilicate (La2Si2O7)2012

    • Author(s)
      K. Fukuda
    • Journal Title

      J. Solid State Chem.

      Volume: 194 Pages: 157-161

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      Volume: Vol.24 Issue: 13 Pages: 2611-2618

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      Volume: Vol.217 Pages: 40-45

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    • Journal Title

      Chem.Mater.

      Volume: 23 Issue: 24 Pages: 5474-5483

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      Volume: 26

    • NAID

      130006983539

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  • [Patent(Industrial Property Rights)] アパタイト型ケイ酸ランタン多結晶体及びその製造方法、並びに酸化物イオン伝導体、固体電解質2013

    • Inventor(s)
      福田 功一郎
    • Industrial Property Rights Holder
      名古屋工業大学
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2013-02-01
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] アパタイト型ケイ酸ランタン多結晶体及びその製造方法、並びに酸化物イオン伝導体、固体電解質2012

    • Inventor(s)
      福田功一郎
    • Industrial Property Rights Holder
      名古屋工業大学
    • Filing Date
      2012-02-01
    • Related Report
      2012 Final Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] パタイト型シリコケルマン酸ランタン多結晶体及ひその製造方法、並ひに酸化物イオン伝導体、固体電解質2012

    • Inventor(s)
      福田功一郎
    • Industrial Property Rights Holder
      名古屋工業大学
    • Filing Date
      2012-03-08
    • Related Report
      2012 Final Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] アパタイト型シリコゲルマン酸ランタン多結晶体及びその製造方法、並びに酸化物イオン伝導体、固体電解質2012

    • Inventor(s)
      福田功一郎
    • Industrial Property Rights Holder
      名古屋工業大学・イビデン株式会社
    • Filing Date
      2012
    • Related Report
      2011 Research-status Report

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Published: 2011-08-05   Modified: 2019-07-29  

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