2015 Fiscal Year Research-status Report
多成分系セラミックスの結晶配向を目指した反応拡散法の新展開
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15K14125
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| Research Institution | Nagoya Institute of Technology |
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Principal Investigator |
福田 功一郎 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90189944)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | セラミックス / 構造・機能材料 / 環境材料 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
反応拡散を用いた粒子配向化手法を、多成分系の結晶配向セラミックスの汎用的な作製方法の一つに格上げして確立することが本研究の目的である。そのために、多成分系に拡張した反応拡散法を設計・開発して、化学組成が最適化された高性能な結晶配向セラミックスを簡便に作製する実験を行った。具体的には、拡散対の一方または両方に異種元素をドーピングし、生成する結晶配向セラミックスの化学組成を最適化することで高い酸化物イオン伝導性を達成する手法（ドーピング法）の開発に成功した。その際に用いた拡散対は三成分系であり、従来の二成分系拡散対を相組成において拡張することに成功した。
また、液相共存下で高速物質移動を誘起することで目的組成の結晶配向セラミックスを短時間で作製する手法（液相共存法）の確立にも挑戦したところ、液相と固相との反応拡散が実際に起こり、反応速度を著しく向上させること、その結果、極めて簡便に結晶配向セラミックスが生成することを見出した。
以上から、多成分系の結晶配向セラミックスの汎用的な作製方法として、新たに二つの方法を提案することに成功した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
配向多結晶体の作製に関して、二成分系の拡散対から三成分系の拡散対へ拡張することに成功し、さらに液相を用いた反応拡散法を新たに確立したことから、高いレベルで目的を達成できたと判断する。
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| Strategy for Future Research Activity |
三成分系の拡散対で結晶配向化が可能であることを確認できた。今後は拡散対の片方に異種元素をドーピングして二成分系の拡散対を作製する方法に加えて、片方の拡散対に第三相を共存させる方法の有効性を確認するための実験を追加する。
異方性のイオン伝導を示す物質の伝導度を著しく改善する方法には、結晶配向化に加えてドーピング法が有効である。ドーピングに用いる拡散対の片方が、多相混合物を用いることができるのであれば、多様な化学組成のイオン伝導体を作製することが可能となる。そのため、反応拡散法による配向多結晶体の作製に対する化学組成の自由度が著しく増すことになるので、三成分系拡散対を用いた配向化実験を今後も継続的に推進する。
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