Publicly Offered Research
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
研究の目的は，１族・２族元素をメインとするハイエントロピー合金を創製することである。一般に，アルカリ金属・アルカリ土類金属は，遷移金属と異なり全率固溶型の合金が生成されにくい。ハイエントロピー合金の固溶体単相形成の是非について，配置エンタルピー・結晶構造・電気陰性度など様々なパラメータで検討されているが，その検討においてもアルカリ金属・アルカリ土類金属元素は固溶体単相形成が困難であるとされている。固溶体を形成しにくい金属元素こそ，いわゆるハイエントロピー合金の概念「配置エントロピー増大によるギブスエネルギー減少化」で，合金化したいと考えた。
研究の目的は，１族・２族元素をメインとするハイエントロピー合金を創製することである。一般に，アルカリ金属・アルカリ土類金属は，遷移金属と異なり全率固溶型の合金が生成されにくい。この理由は，アルカリ金属・アルカリ土類金属と遷移金属の外殻電子軌道の違いや，原子半径の差異で説明できる。ハイエントロピー合金の固溶体単相形成の是非について，配置エンタルピー・結晶構造・電気陰性度など様々なパラメータで検討されているが，その検討においてもアルカリ金属・アルカリ土類金属元素は固溶体単相形成が困難であるとされている。固溶体を形成しにくい金属元素こそ，いわゆるハイエントロピー合金の概念「配置エントロピー増大によるギブスエネルギー減少化」で，合金化したいと考えた。具体的には，１族・２族元素としてLi，Na，K，Mg，Ca の中から，他の元素として，Al，Ti，Sc，Y などから，５成分以上を選定し，メカニカルアイング法により，合金を作製した。幾つかの組み合わせで組成を微調整し，BCC構造・FCC構造・HCP構造の単相固溶体の軽量なハイエントロピー合金の創製に成功した。また，それらの合金の水素吸放出特性を調査したところ，従来の水素吸蔵合金に比べて水素を高重量密度で吸蔵し得ることが判明した。すなわち，本研究の成果として，１族・２族元素をメインとするハイエントロピー合金が原理的に作成可能であり，それらは軽量な水素吸蔵合金となる高い潜在性を有することが示された。
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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All Journal Article (2 results) Presentation (18 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results) Remarks (1 results)
International Journal of Hydrogen Energy
Volume: 53 Pages: 517-521
10.1016/j.ijhydene.2023.12.032
Journal of Alloys and Metallurgical Systems
Volume: 4 Pages: 100037-100037
10.1016/j.jalmes.2023.100037
https://loam.eng.hokudai.ac.jp/
