1998 Fiscal Year Annual Research Report
セラミックス/金属/有機系の融合材料創生に関する基礎研究
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09450262
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
新原 晧一 大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (40005939)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
左 容昊 大阪大学, 産業科学研究所, 助手 (10283805)
関野 徹 大阪大学, 産業科学研究所, 助手 (20226658)
上田 智 大阪大学, 産業科学研究所, 講師 (20029870)
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| Keywords | 金属 / 高分子 / セラミックス / 相互ナノ複合化 / 機械的性質 / 機能的特性 / ナノ構造 / セラミックス / 金属 / 高分子系融合材料 |
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| Research Abstract |
前年度ではナノサイズのセラミックス、金属、高分子が第2相としてセラミックスの結晶粒内に分散した、セラミックス/セラミックス、セラミックス/金属、高分子/セラミックス系ナノ複合材料を焼結法や電気化学的手法で作製し、それらのミクロ及びナノ構造を明らかにした。本年度はこれらの結果を踏まえ、初年度の研究計画を更に進展させるながら、それに加え金属や高分子材料を中心の研究も同時に遂行することで、セラミックス/金属/高分子を相互ナノ分散させた新規な融合材料創製のための設計指針の構築を目指し、以下の実績を得た。
1) Mo金属にナノサイズセラミックス粒子(ZrO2)が分散した金属/セラミックス系ナノ複合材料とセラミックス/金属系ナノ複合材料の相互ナノ複合化による新しいタイプの複合材料を開発した。この相互ナノ複合化の効果を用い作製した材料の機械的特性は、強度、靭性とも大幅に改善された。これらの特性は、従来、転移強化セラミックスでは限界と考えられて来た強度、靭性のトレードオフを打破するものと位置付けられる。これらの優れた特性の発現は、ジルコニアの変態強化機構に加え、金属相添加によるクラック近辺での応力緩和機構に基づく本質的な靭性の改善、及び、相互ナノ複合化によろ組織の微細化などの相乗効果に起因するものと想定される。
2) 高分子/セラミックスナノ複合材料作製のプロセスを更に発展させ、原子・分子レベルで組成・構造制御した材料を作製するためにマトリックスとしては耐熱性、または耐食性に優れたポリマーを用い、ナノサイズアルミナ粒子を添加した。また、機能性を付与するために導電性粒子であるカーボン粒子を添加し作成した。このような新しい高分子/セラミックスナノ複合材料は優れた機械的性質のみではなく感圧センサー材料としての機能も持っており、その応用は広がると考えられる。
3) 作製した各種ナノ複合材料の破壊強度、靭性、硬度、耐熱衝撃性、熱伝導率などの機械的性質、熱機械的性質を室温から高温まで既設の装置を用いて評価したところ、各々の系において、機械的、熱機械的性質がナノ構造を示す場合優れた特性が得られ、また新しい機能も発現し、セラミックス/金属/高分子系融合材料の創製が可能であることが示された。
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[Publications] Koichi Niihara: "Multi-Functional Ceramic Composites through Nanocomposite Technology" Key Engineering Materials. 161・163. 527-534 (1998)
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[Publications] Koichi Niihara: "Strengthening and Toughening Mechanism for Oxide Based Nanocomposit" J.Am.Cerem.Soc. 81・6. 1453-1460 (1998)
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[Publications] Tohru Sekino: "Microstructure and Mechanical Properties of Nanosized SiC Particulate Reinforced Yttira Stabilized Zirconia Composites" J.Euro.Ceram.Soc.18・6. 693-699 (1998)
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[Publications] Tohru Sekino: "Transition Metal dispersed Oxide Ceramic Nanocomposites with Multiple Functions" Key Engineering Materials. 161・163. 161-163 (1998)
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[Publications] Yong-Ho Choa: "The Synthesis of Nano-sized Metal Dispersed MgO Composites and Its Magnetic Properties" Key Engineering Materials. 161・163. 493-496 (1998)
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[Publications] Yong-Ho Choa: "Effects of Nano-sized Silicon Carbide Particulate on Microstructure and Ionic Conductivity for 8mol% Yttria Stabilized Zirconia Based Nanocomposites" Solid State Ionics. 111. 171-179 (1998)
