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2008 Fiscal Year Annual Research Report

機能元素修飾による高機能ハイブリッドセラミックスの開発

Planned Research

Project AreaNano Materials Science for Atomic Scale Modification
Project/Area Number 19053009
Research InstitutionJapan Fine Ceramics Center

Principal Investigator

北岡 諭  Japan Fine Ceramics Center, 材料技術研究所, 主席研究員 (80416198)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 和田 匡史  財団法人ファインセラミックスセンター, 材料技術研究所, 副主任研究員 (30426506)
松平 恒昭  財団法人ファインセラミックスセンター, 材料技術研究所, 主席研究員 (10466287)
佐々木 優吉  財団法人ファインセラミックスセンター, ナノ構造研究所, 主席研究員 (40426507)
森分 博紀  財団法人ファインセラミックスセンター, ナノ構造研究所, 主任研究員 (40450853)
Keywords被膜 / アルミナ / 拡散 / 粒界 / ゼオライト / 粒子線照射 / 透過電子顕微鏡 / Agクラスター
Research Abstract

1. 超高温耐環境性被膜の開発
ガスタービン等内燃機関のさらなる高温燃焼化の要求に伴い、超高温燃焼環境下で作動する耐熱性部材を腐食(酸化、蒸発等)から保護する被膜の開発が切望されている。この被膜は耐熱性に優れる非酸化物系基板に被覆されるため、使用環境下において急峻な酸素や水蒸気ポテンシャル勾配下に曝される。H20年度は、被膜候補材の一つである多結晶アルミナ膜中の物質移動機構が酸素ポテンシャル勾配の度合いに依存して支配的な拡散種が変化することを利用して、これまで不明であった多結晶アルミナ中のアルミニウムの粒界拡散係数を決定する方法を確立した。また、添加元素が酸素とアルミニウムのどちらの移動を効果的に抑制するのかを明らかにした。さらに、アルミナフォーミング合金の耐酸化性の支配因子であるアルミナ保護膜の多形を制御する方法として、熱力学平衡計算により予測した合金酸化時の酸素分圧制御が極めて有効であることを示した。
2. 高配向ナノ細孔材料の合成およびナノ材料加工技術の開発
H20年度は、セラミックス基板上に一次元配向させたゼオライト膜の合成方法を確立すると共に、基板表面の僅かな凹凸がゼオライト結晶粒子の配列に大きく影響を及ぼすことを示唆した。このことは、イオン照射等の粒子線照射を手段として表面に適切な凹凸を施すことによって、基板に対して特定の結晶面を向けたゼオライト微結晶を任意の模様にパターンニングできる可能性を示すものである。一方、Na型LTAゼオライトをAgイオンでイオン交換してAg型LTAゼオライトとし、これにAu-200MeVの高エネルギーイオン照射実験を実施した。イオンの照射密度が1×10^<12>ions/cm^2以上になるとLTAゼオライトは非晶質化した。この結果から、1個のAu-200MeVイオンがLTAゼオライトに形成する欠陥が約15nm〜20nm程度であろうと推測された。この実験結果を基に、Ag型LTAゼオライトへのAu-200MeV粒子の適正照射量を検討した結果、Au-200MeVの照射条件では1×10^<11>ions/cm^2が適当であることを見出した。

  • Research Products

    (21 results)

All 2009 2008

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (16 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Isostructural phase transitions of tetragonal perovskite titanates under negative hydrostatic pressure2008

    • Author(s)
      H. Moriwake, Y. Koyama, K. Matsunaga, T. Hirayama, I. Tanaka
    • Journal Title

      J. Phys : Condens. Matter. 20

      Pages: 345207(6pp)

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Modification of Perhydropolysilazane with Aluminum Hydride : Preparation of Poly (aluminasilazane)s and Their Conversion into Si-Al-N-C Ceramics2008

    • Author(s)
      R. Toyoda, S. Kitaoka and Y. Sugahara
    • Journal Title

      J. Eur. Ceram. Soc. 8

      Pages: 271-277

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Microstructures fromed by secondary growth of fired ZSM-5 seed crystals2008

    • Author(s)
      S. Uemiya, A. Tanigawa, T. Koike, Y. Sasaki, T. Ban, Y. Ohya, R. Yoshiie, M. Nishimura, N. Yamamoto, K. Yogo, and K. Yamada
    • Journal Title

      J. Porous Mater. 15

      Pages: 405-410

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 超高温環境下における酸化物セラミックスのガス透過挙動2008

    • Author(s)
      松平恒昭, 和田匡史, 北岡諭, 浅井勤, 宮地良和, 鍵谷幸生
    • Journal Title

      材料 57

      Pages: 532-538

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 遮熱コーティング結合層の酸化により生成するアルミナ被膜の組織制御2009

    • Author(s)
      北岡諭, 黒山友宏, 松本峰明, 北澤留弥・香川豊
    • Organizer
      日本金属学会2009年春期(第144回)大会
    • Place of Presentation
      東京工業大学大岡山キャンパス
    • Year and Date
      2009-03-30
  • [Presentation] 高温燃焼環境下で使用される構造・機能材料の設計2009

    • Author(s)
      北岡諭
    • Organizer
      メタン活用研究会
    • Place of Presentation
      長岡技術科学大学
    • Year and Date
      2009-01-23
  • [Presentation] Oxygen Permeability of Undoped and Lutetia-doped Alumina Polycrystals under Oxygen Potential Gradients at Ultra-High Temperatures2009

    • Author(s)
      M. Wada, T. Matsudaira, S. Kitaoka
    • Organizer
      33rd International Conference and Exposition on Advanced Ceramics and Composites
    • Place of Presentation
      Hilton Daytona Beach Resort and Ocean Center
    • Year and Date
      2009-01-21
  • [Presentation] 超高温環境下におけるアルミナセラミックスのガスバリア特性2008

    • Author(s)
      松平恒昭
    • Organizer
      2008 JFCC研究発表会
    • Place of Presentation
      名古屋国際会議場, 科学技術館
    • Year and Date
      20080717-24
  • [Presentation] 合金選択酸化による耐食性保護被膜の形成2008

    • Author(s)
      北岡諭
    • Organizer
      2008年度FactSage/KilnSimuユーザー会
    • Place of Presentation
      五反田ゆうぽうとカルチャープラザ研修室
    • Year and Date
      2008-11-11
  • [Presentation] Oxygen Permeability of Alumina Ceramics under Oxygen Potential Gradients at Ultra-High Temperatures2008

    • Author(s)
      T. Matsudaira, M. Wada, S. Kitaoka
    • Organizer
      The 9th International Symposium on Ceramic Materials and Components for Energy and Environmental Applications
    • Place of Presentation
      Shanghai International Convention Center
    • Year and Date
      2008-11-11
  • [Presentation] 超高温におけるアルミナセラミックスの酸素透過性に及ぼす微量添加元素の影響2008

    • Author(s)
      松平恒昭, 和田匡史, 北岡諭
    • Organizer
      日本金属学会 2008年秋季(第143回)大会
    • Place of Presentation
      熊本大学黒髪キャンパス
    • Year and Date
      2008-09-25
  • [Presentation] CdTiO_3の強誘電体相転移に関する第一原理計算2008

    • Author(s)
      森分博紀, 平山 司, 田中 功, 谷口博基, 伊藤満, 単 躍進
    • Organizer
      日本物理学会2008年秋季大会
    • Place of Presentation
      岩手大学上田キャンパス
    • Year and Date
      2008-09-21
  • [Presentation] 超高温における多結晶アルミナの酸素透過性に及ぼす微量添加元素の影響2008

    • Author(s)
      松平恒昭, 和田匡史, 北岡諭, 松永克志
    • Organizer
      日本セラミックス協会 第21回秋季シンポジウム
    • Place of Presentation
      北九州国際会議場
    • Year and Date
      2008-09-19
  • [Presentation] TBC合金結合層の予備酸化により生成するAl_2O_3保護膜の多形制御2008

    • Author(s)
      北岡諭, 松本峰明, 黒山友宏, 北澤留弥, 香川豊
    • Organizer
      日本セラミックス協会 第21回秋季シンポジウム
    • Place of Presentation
      北九州国際会議場
    • Year and Date
      2008-09-19
  • [Presentation] CdTiO_3ソフトモードの第一原理計算2008

    • Author(s)
      森分博紀, 平山 司, 田中 功, 谷口博基, 伊藤満, 単 躍進
    • Organizer
      日本セラミックス協会 第21回秋季シンポジウム
    • Place of Presentation
      北九州国際会議場
    • Year and Date
      2008-09-17
  • [Presentation] Al_2O_3多結晶体の酸素透過挙動に与える酸素分圧と添加元素の影響2008

    • Author(s)
      和田匡史, 松平恒昭, 北岡諭
    • Organizer
      第36回日本セラミックス協会東海支部東海若手セラミスト懇話会夏期セミナー
    • Place of Presentation
      ホテルパーク, 岐阜市
    • Year and Date
      2008-07-10
  • [Presentation] Oxygen Permeability and Morphological Stability of Alumina Ceramics under O_2 Potential Gradients at Ultra-High Temperatures2008

    • Author(s)
      M. Wada, T. Matsudaira, S. Kitaoka
    • Organizer
      The 1st International Symposium on Advanced Microscopy and Theoretical Calculations (AMTC1)
    • Place of Presentation
      Nagoya Congress Center
    • Year and Date
      2008-06-30
  • [Presentation] Nano-Scale Processing of Zeolite by High-Energy Corpuscular Radiation2008

    • Author(s)
      Y. Sasaki and T. Suzuki
    • Organizer
      The 1st International Symposium on Advanced Microscopy and Theoretical Calculations (AMTC1)
    • Place of Presentation
      Nagoya Congress Center
    • Year and Date
      2008-06-30
  • [Presentation] Anisotropic Behavior of Permittivity of Tetragonal-phase BaTiO_3 : A First-Principles Study2008

    • Author(s)
      H. Moriwake, T. Hirayama, T. Hashimoto, K. Terakura
    • Organizer
      The 1st International Symposium on Advanced Microscopy and Theoretical Calculations (AMTC1)
    • Place of Presentation
      Nagoya Congress Center
    • Year and Date
      2008-06-30
  • [Presentation] 超高温における多結晶アルミナの酸素透過挙動に与える酸素分圧と微量添加元素の影響2008

    • Author(s)
      和田匡史, 松平恒昭, 北岡諭
    • Organizer
      機能元素のナノ材料科学 第一回若手の会
    • Place of Presentation
      (財)ファインセラミックスセンター
    • Year and Date
      2008-06-27
  • [Patent(Industrial Property Rights)] アルミナ薄膜形成用材料、耐熱部材、バリア性能評価方法及びバリア性能評価装置2008

    • Inventor(s)
      松平恒昭, 北岡諭, 和田匡史
    • Industrial Property Rights Holder
      (財)ファインセラミックスセンター
    • Industrial Property Number
      特許,特願 2008-165024
    • Filing Date
      2008-06-24

URL: 

Published: 2010-06-11   Modified: 2016-04-21  

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