2020 Fiscal Year Research-status Report
Development research on high performance magnetic ceramics
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18K13989
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
生井 飛鳥 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (40632435)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 磁性セラミクス / ハード磁性 / 金属置換 / 磁気特性 / 電磁波吸収特性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題は、三酸化二鉄の結晶相の一つであるイプシロン酸化鉄が大きな磁気異方性を示すことに着目し、磁気モーメントを有する金属イオン置換を行うことで、高性能磁性セラミクスを合理的に合成することを目標としている。本年度は、これまでに得られた金属置換型イプシロン酸化鉄と他種セラミクス（絶縁体）に、電気伝導性を示すセラミクスをコンポジット化することによる高性能化を検討した。金属置換型イプシロン酸化鉄としては、S=3/2の磁性イオンである二価コバルトイオンを置換金属に含み、ブロードバンドなミリ波吸収特性を示す多元金属置換型イプシロン酸化鉄を用いた。伝導性セラミクスとしては、マグネリ型酸化チタンに着目した。マグネリ型酸化チタンは二酸化チタンを還元焼成することにより得られ、約2 μmの大きさのサンゴ状の粒子の中に十数 nmのサイズのドメインが観察された。このマグネリ型酸化チタンの、その表面を多元金属置換型イプシロン酸化鉄で被覆することにより、高誘電特性を発現することを見出した。金属置換型イプシロン酸化鉄によりマグネリ型酸化チタン粒子間のパーコレーションを抑制できたこと、マグネリ型酸化チタンにおけるナノサイズのドメイン形成によりキャリアの移動が抑制されたことで、高誘電特性が発現したと考えられる。このように、イプシロン酸化鉄の高保磁力・ミリ波吸収特性に加え、他の機能性を付与できることを明らかにすることができた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
当初の計画では、置換金属のバリエーションの拡大やコンポジット化により、幅広い機能性の実現を進めることとしていた。コンポジット化による高性能化に関しては、論文として成果を報告するに至っており、このように研究が予定通り進展できた部分がある。一方で、コロナ禍の影響により、金属置換体の合成およびその評価に遅れが生じたため、１年間の期間延長を申請し、承認された。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、令和２年度に達成できなかった、高性能セラミクスの合成を目的とした置換金属の種類のバリエーションの拡大を進めるとともに、これまでに得られた知見を踏まえて光学的特性、磁気特性、電気特性を調べていくことで、本研究で提案しているイプシロン酸化鉄を基材とした高性能セラミクスの可能性を拡げていく。
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| Causes of Carryover |
当該年度はコロナ禍の影響によって合成計画に遅れを生じ、試薬・物品費の購入額が当初予定よりも低くなったことが、次年度使用額が生じた理由である。今後は置換元素の拡張、物性評価を行うために多種の試薬、合成器具、治具等の物品の購入が必要となるため、次年度使用額をそれらに充てる予定である。
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