2005 Fiscal Year Annual Research Report
電磁支援反応場プロセスによるナノ構造セラミックスの創製
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16360364
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
巻野 勇喜雄 大阪大学, 接合科学研究所, 助教授 (20089890)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
三宅 正司 近畿大学, リエゾンセンター, 教授 (40029286)
佐野 三郎 産業技術総合研究所, 中部センター, 主任研究官 (20357164)
斎藤 英純 神奈川科学技術アカデミー, 主任研究員 (70415975)
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| Keywords | ミリ波焼結 / 窒化アルミニウム / 極薄酸化物粒界層 / 電磁場誘起駆動力 / イッテルビアベース酸化物助剤 / パルス通電加熱 / ナノ構造単相アナターゼ / 優先配向特性 |
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| Research Abstract |
本年度においては、ミリ波加熱法による窒化アルミニウム(AlN)の低温迅速焼結特性と助剤の役割、微細構造と高熱伝導特性の発現について検討した。また、希土類酸化物がAlNミリ波焼結における助剤として重要であることから、簡易電子論的アプローチにより希土類元素の価電子特性について検討した。さらに、電磁支援反応場プロセスの一つであるパルス通電法を用いて、ナノ構造アナターゼ固化体の作製を検討した。その結果、以下のような成果を得た。
1.イッテルビア(Yb_2O_3)ベース助剤を添加したミリ波焼結AlNにおいて高熱伝導性に重要な粒間酸化物層の膜厚を界面物理の観点から検討した結果、Yb_2O_3とイットリアでは粒間酸化物層の膜厚に殆ど影響しないことが明らかとなった。また、ミリ波焼結AlNでは、1nm以下の極薄粒間酸化物層の存在が高分解能電顕観察から検知され、高熱伝導性の発現をもたらすこの極薄粒間酸化物層の形成は電磁場誘起駆動力によることが示された。
2.Yb_2O_3ベースのCaO-Al_2O_3-Yb_2O_3系助剤を用いることによって1500℃という低温で150W/(m・K)クラスのAlNをミリ波加熱法により迅速に合成できることが明らかとなり、ミリ波加熱法による安価なAlN製造の可能性を示した。
3.窒化物のミリ波焼結における助剤として希土類酸化物が有効であることを踏まえて、ミリ波と原子価電子の相互作用の観点からミリ波加熱に関する基礎的知見を得るために、希土類元素の原子価電子の特性を体積弾性率から検討した。その結果、イッテルビウムにおいて最もd性が低く45%程度であることが明らかとなった。
4.パルス通電法により結晶粒径が300nm以下に抑制されたナノ単相構造アナターゼ固化体(相対密度約90%)の作製に成功した。また、アナターゼ【double arrow】ルチル変態温度の直下付近で固化させることによりz軸方向の配向性を発現させることが可能で、その配向度は固化時の電流と加圧力によって制御できることが明らかとなった。
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