2023 Fiscal Year Annual Research Report
Highly functionalizing of ceramics with heat resistance and environmental resistance
| Project Area | New Materials Science on Nanoscale Structures and Functions of Crystal Defect Cores |
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| Project/Area Number |
19H05792
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| Research Institution | Japan Fine Ceramics Center |
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Principal Investigator |
北岡 諭 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, 理事 副所長 (80416198)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉田 英弘 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (80313021)
中平 敦 大阪公立大学, 大学院工学研究科, 教授 (90172387)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2024-03-31
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| Keywords | 酸化物 / ポテンシャル場 / 物質移動 / 界面 / 欠陥 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、酸化物セラミックス中の“機能コア”により特殊なポテンシャル場において発現する特性を解明するとともに、その情報にもとづき耐熱・耐環境性に優れるセラミックスの新機能創出や革新的プロセス開発を行うことを目的とする。本年度の主な実施内容を以下に示す。
高温酸素ポテンシャル勾配下（dμO）：高温dμO下に曝したアルミナ双晶膜に対して、粒界を介した物質移動と粒界コア構造の関係を評価・解析した。その結果、OとAlのdμO方向の移動は、移動方向に位置する粒界面上の振動振幅の小さい原子サイトが移動障壁になることが示唆された。また、dμO下において高PO2表面側を乾燥から加湿にすることで、OとAlの粒界を介した移動が共に促進されたのは、粒界コア構造内の振動振幅大のOに隣接するHの移動が関与した可能性がある。
高化学ポテンシャル溶媒下：高化学ポテンシャル溶媒環境において合成する酸化物ナノ粒子に関し，機能コアとなる添加イオンに関する解析を行った。超臨界水熱法により高純度のY2O3安定化ZrO2を合成するには、アルカリ源として揮発性のpH調整剤や、接液部をアルカリへの耐食性の高いTiとすることが有効であることがわかった。
高電磁場： 様々なセラミックス多結晶を対象に、高電磁場下における点欠陥導入と物質輸送の描像を得た。例えばXPSによる高電磁場処理試料の電子状態計測の結果、交流ないし直流高電場下で高速焼結されたY2O3緻密体において、Y3d軌道束縛エネルギーが低下していた。これはY周囲の電子密度の増加、すなわち正に帯電した酸素空孔の濃度上昇を示している。すなわち高電磁場下で非平衡に導入された点欠陥こそがこの機能コアの本質であり、この知見はこれまでの実験結果とも合致する。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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