ナノ非平衡構造を有する窒素吸収材料を用いたケミカル真空ポンプの開発と基礎物性

2007 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17360369
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 石原 慶一 Kyoto University, エネルギー科学研究科, 教授 (30184550)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 奥村 英之 京都大学, エネルギー科学研究科, 准教授 (80362573) ; 山末 英嗣 京都大学, エネルギー科学研究科, 助教 (90324673)
• Keywords: 窒素吸収 / ナノ / メカニカルミリング / 非平衡 / ケミカル真空ポンプ

Research Abstract

本研究の最終目的は,大気から手軽に真空を作り維持するという,ケミカル真空ポンプの開発とそれに関する基礎的な知見を得ることである。初年度は,リチウムをベース金属とし,それとSi,Cu,Feといった金属と共にメカニカルミリングすることで窒素吸収能力の向上を行った。次年度はそれらの成果を受け,リチウムと酸化アルミニウム,酸化マグネシウムといった酸化物とメカニカルミリングを施すことにより著しく性能が向上し、特にLi-Al203系材料は窒素だけでなく酸素についても高い吸収特性を示し,これまでの単一の材料で得られなかった「空気」吸収材料を作成することに成功した。
以上の成果を受け,最終年度では,Li-Li3N系を中心に研究を進めた。その結果,LiとLi3Nをミリングして得られた試料は酸素とは迅速に反応し,それがこれまでに見られなかった二段階のプロセスで進行することを明らかにした。一方、窒素の反応は緩慢に進行した。これら,酸素・窒素との反応性は従来のLi-金属系,Li-酸化物系と逆の傾向であり,大変興味深い結果となった。この理由については,XRDやNMRを用いて,ミリングによってLi3Nがβ相への転移すること,界面付近の結晶構造や結合状態の乱れなどが考えられることを検証した。