2017 Fiscal Year Annual Research Report
Study of the hetero-phase fluctuation in structural phase transition followed by the creation of novel concept of materials design and technologies
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15K14111
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| Research Institution | Shizuoka Institute of Science and Technology |
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Principal Investigator |
久保 紘 静岡理工科大学, 総合技術研究所, 客員教授 (30029904)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 相転移 / 熱統計力学 / 第一原理計算 / 揺らぎ / pre-ω相転移 / 臨界現象 / 中性子セントラルピーク / 相転移kinetics |
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| Outline of Annual Research Achievements |
生体分子モーター程の「物質内の微小領域で起る温度揺らぎに起因する現象の仕組みを学び」、その上で「ものづくりの新しいコンセプトを創出し、技術革新を引き起こすこと」を目的としている. 原子炉材料であり、且つ、生体金属材料として期待されているZr-Nb 合金の、温度揺らぎに起因する準安定 ω相転移を対象とし、相転移の機構を明らかにすることから始めた. このため、順次、「相転移の電子・原子スケールでの熱力学解析」→「相転移kinetics解析」→「中性子線回折による相転移の評価」という手順で研究を重ねてきた．
H29年度は、研究計画に記した「新ものつくりコンセプトの創出」に軸足を移すべく、Zr－Nb合金の原子炉燃料棒被覆材としての蓋然性の研究を始めた．Zr－Nb合金被覆材の放射線損傷耐性の機構解明を最終目標とするが、H29年度は、微小領域で揺らいでいると予測される準安定 ω相の生成ー消滅機構の解明を目的として、Zr-(1~4)at.%Feの試料を用いて顕微Mossbauer分光スペクトル解析を行った．Zr-1at.%Feの試料を用いて、300K-10Kの範囲で、Mossbauer分光スペクトルを取り、安定相の同定と準安定 ω相の生成を確認し、状態図の中に描けるところまで来ている．一方、本研究の相転移の熱統計力学理論と材料開発手法は、誘電体材料開発にもそのまま適用できるので、典型的な誘電体相転移材料BaTiO3を対象に、熱統計力学理論解析と相転移の第一原理計算もこの３年間同時に行ってきた．
研究成果をまとめると、上記「相転移の熱力学解析」では、Landau展開係数の対称性ルールの発見と理論解析、「相転移kinetics解析」では梯子登り理論の提唱、「中性子線回折」では、セントラルピークの発現が相転移揺らぎに帰着することを明らかにし、その解析方法を厳密化したなどが主な成果である．
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Research Products
(3 results)
