Development of all-atom multi-elementalized high-entropy ceramics based on the design of crystal structure

• Project/Area Number: 24K00768
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 18010:Mechanics of materials and materials-related
• Research Institution: Tokyo University of Science
• Principal Investigator: 新井 優太郎 東京理科大学, 先進工学部マテリアル創成工学科, 講師 (70844439)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 井上 遼 東京理科大学, 工学部機械工学科, 准教授 (60756295) ; 小川 貴史 一般財団法人ファインセラミックスセンター, その他部局等, 上級研究員 (90515561)
• Project Period (FY): 2024-04-01 – 2027-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥18,590,000 (Direct Cost: ¥14,300,000、Indirect Cost: ¥4,290,000); Fiscal Year 2026: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000); Fiscal Year 2025: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000); Fiscal Year 2024: ¥9,750,000 (Direct Cost: ¥7,500,000、Indirect Cost: ¥2,250,000)
• Keywords: ハイエントロピー / 多元素セラミックス / 耐熱材料 / 計算熱力学 / 結晶構造評価

Outline of Research at the Start

融点の高いセラミックスを数種類混合した耐熱ハイエントロピーセラミックス(RHECs)とは全く異なり、原子レベルからエントロピーが最大化する構造を有する材料を実現する。具体的には、複数種の陽イオン(金属元素)及び陰イオン(非金属元素)が結晶構造内でランダムに存在する全イオン多元素化RHECs(ARHECs)の実現を目指す。そのために、結晶構造と一対一で対応する新しい熱力学的パラメータを確立する。さらに、計算熱力学により組成を設計した合金と前駆体の反応による作製プロセスを確立する。これらの知見を基にセラミックス材料におけるハイエントロピーとは何か？という問いに答えを出す。