• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to project page

2022 Fiscal Year Annual Research Report

Self-organized nanostructure-reinforced environmental barrier coatings

Research Project

Project/Area Number 20H02477
Research InstitutionYokohama National University

Principal Investigator

伊藤 暁彦  横浜国立大学, 大学院環境情報研究院, 准教授 (20451635)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2024-03-31
Keywords化学気相析出 / 自己組織化 / セラミックス / 耐環境コーティング / ナノ構造制御
Outline of Annual Research Achievements

エンジニアリングセラミックス部材がより過酷な環境において優れた信頼性を発揮するためには、部材を保護するセラミックスコーティングにおいても組織設計の変革が求められている。本研究課題では、気相中での自己組織化に基づく新たな設計手法を提案する。セラミックスコーティング内部にナノ構造を作りこむ手法は、従来の組織設計や構造設計を実現するためのコーティングプロセスでは達成しえない組織形成手法である。化学気相析出法を用いた芯材強化柱状構造の自己組織化析出を実証し、その熱的・機械的特性を評価する。
原料には、Hfおよび各種金属元素の有機金属化合物を用い、原料炉内で所定の温度で気化させ前駆体ガスとした。基板には、セラミックス基板や各種酸化物の単結晶基板を用い、加熱ステージ上でレーザー照射により加熱した。合成した試料は、X線回折により相同定を行い、微細組織は走査型電子顕微鏡により観察した。蛍光特性は、蛍光分光光度計により測定し、機械的特性はマイクロカンチレバー法により評価する。
2022年度は、ZrO2-MgO系、Lu2O3-TiO2系およびLu2O3-MgO系の複合膜の合成実験において、合成条件が生成相や微細組織に与える影響を明らかにした。ZrO2-MgO系においては、ナノ構造の生成は認められなかったものの、Mg2Zr5O12単相膜が得られた。Lu2O3-TiO2系においては、単結晶YSZ基板上への合成において、Lu2Ti2O7-TiO2複合膜のの表面には、Lu2Ti2O7相とRutile-TiO2相が互いに絡み合ったラメラ状組織が認められた。断面には、ラメラ状組織に加えて、両相が基板界面から表面へ一方向に成長したロッド状組織が見られた。原料ガス中のTi/Lu比の増加に伴って、Lu2Ti2O7相の分率が大きい表面からRutile-TiO2相の分率が大きい表面へと変化し、共晶組成付近ではラメラ組織が微細化していた。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

2022年度は、、前年度に着手したHfO2-MgO系、HfO2-TiO2系およびHfO2-Lu2O3系膜化合物の合成に加えて、ZrO2-MgO系、Lu2O3-TiO2系およびLu2O3-MgO系の複合膜の合成ができた。以上より、本研究課題はおおむね順調に進展しているものである。

Strategy for Future Research Activity

2022年度は、HfO2共晶系に加えて、Lu2O3共晶系のコンポジット膜の機械的特性の評価をより進めていく。Lu2O3もまた様々な酸化物と共晶系をとる。共晶体セラミックスでは、構成相が互いに組織化して共晶組織を形成し、組成や成長条件によって様々な組織を呈する。一連の合成・評価実験を通じて、構成相や共晶組織、特に機械的特性や光学特性に与える影響を明らかにする。

  • Research Products

    (42 results)

All 2023 2022 Other

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 3 results) Presentation (34 results) Book (2 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Growth and scintillation properties of Ce3+:LuAG-Al2O3 chemically deposited eutectics2023

    • Author(s)
      Shogen Matsumoto, Shunsuke Kurosawa, Daisaku Yokoe, Teiichi Kimura, Akihiko Ito
    • Journal Title

      Optical Materials

      Volume: 138 Pages: 113674-113674

    • DOI

      10.1016/j.optmat.2023.113674

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Chemical vapor deposition of ordered structures in YAG-alumina eutectic system2023

    • Author(s)
      Yuri Mitsuhashi, Shogen Matsumoto, Akihiko Ito
    • Journal Title

      Journal of the American Ceramic Society

      Volume: 106 Pages: 5140-5146

    • DOI

      10.1111/jace.19176

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] High-Speed Epitaxial Growth of Terbium- and Europium-Doped Yttrium Aluminum Perovskite Thick Film Phosphors Using Laser-Assisted Chemical Vapor Deposition2023

    • Author(s)
      Y. Mitsuhashi, S. Matsumoto, A. Ito
    • Journal Title

      MATERIALS TRANSACTIONS

      Volume: - Pages: accepted

    • DOI

      10.2320/matertrans.mt-me2022001

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] High-throughput production of LuAG-based highly luminescent thick film scintillators for radiation detection and imaging2022

    • Author(s)
      S. Matsumoto, A. Ito
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 12 Pages: 19319

    • DOI

      10.1038/s41598-022-23839-w

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Chemically vapor deposited oxide-based thick film scintillators2022

    • Author(s)
      S. Matsumoto, A. Ito
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 62 Pages: 010612

    • DOI

      10.35848/1347-4065/aca249

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 化学気相析出法により合成したCe3+:LuAG厚膜蛍光体の膜厚がシンチレーション特性に及ぼす影響2023

    • Author(s)
      松本昭源、伊藤暁彦
    • Organizer
      日本セラミックス協会 2023年年会
  • [Presentation] Ce3+:Gd3Al5O12厚膜蛍光体の化学気相析出と発光特性評価2023

    • Author(s)
      出口結美子、伊藤暁彦
    • Organizer
      日本セラミックス協会 2023年年会
  • [Presentation] α-Al2O3?Lu3Al5O12複合膜の化学気相析出と炉内圧力が微細組織に与える影響2023

    • Author(s)
      藤村尚輝、伊藤暁彦
    • Organizer
      日本セラミックス協会 2023年年会
  • [Presentation] 蛍石関連構造を有するLu2O3-Lu2Ti2O7系膜の合成と化学組成が結晶相に与える影響2023

    • Author(s)
      伏屋竜輔、伊藤暁彦
    • Organizer
      日本セラミックス協会 2023年年会
  • [Presentation] 原料供給量率がYb3+:Lu2O3柱状晶シンチレータの高速成膜に与える影響2023

    • Author(s)
      中山龍幸、伊藤暁彦
    • Organizer
      日本セラミックス協会 2023年年会
  • [Presentation] Ce添加LuAGエピタキシャル膜のシンチレーション特性および熱ルミネッセンス特性評価2023

    • Author(s)
      松本昭源、黒澤俊介、伊藤暁彦
    • Organizer
      第70回応用物理学会春季講演
  • [Presentation] 化学気相析出法を用いたCe3+添加CaHfO3およびSrHfO3エピタキシャル膜の合成とそのシンチレーション特性評価2022

    • Author(s)
      松本昭源、藤江清花、大賀輝昌、黒澤俊介、伊藤暁彦
    • Organizer
      第35回日本セラミックス協会 秋季シンポジウム
  • [Presentation] レーザーCVD法による希土類元素添加HfTiO4膜の合成とフォトルミネッセンス特性2022

    • Author(s)
      橋本優花、伊藤暁彦
    • Organizer
      第35回日本セラミックス協会 秋季シンポジウム
  • [Presentation] レーザーCVD法を用いたGa2O3-Al2O3膜の合成とシンチレーション特性2022

    • Author(s)
      山口直也、伊藤暁彦
    • Organizer
      第35回日本セラミックス協会 秋季シンポジウム
  • [Presentation] CVD法を用いた希土類添加Mg2Hf5O12膜の合成とその蛍光特性評価2022

    • Author(s)
      山井大誠、伊藤暁彦
    • Organizer
      第35回日本セラミックス協会 秋季シンポジウム
  • [Presentation] CVD法を用いたMgWO4膜の合成と蛍光特性評価2022

    • Author(s)
      小菅翔南、伊藤暁彦
    • Organizer
      第35回日本セラミックス協会 秋季シンポジウム
  • [Presentation] 化学気相析出法によるCe3+添加GdAlO3膜の合成とその蛍光特性評価2022

    • Author(s)
      出口結美子、伊藤暁彦
    • Organizer
      第35回日本セラミックス協会 秋季シンポジウム
  • [Presentation] 化学気相析出法によるTi3+およびCr3+添加α-Al2O3透明厚膜の合成とその蛍光特性の評価2022

    • Author(s)
      梅堀美好、伊藤暁彦
    • Organizer
      第35回日本セラミックス協会 秋季シンポジウム
  • [Presentation] MOCVD法によるLu2O3-MgO複合膜の合成2022

    • Author(s)
      中嶋航平、伊藤暁彦
    • Organizer
      第35回日本セラミックス協会 秋季シンポジウム
  • [Presentation] Lu2O3柱状晶厚膜の高速化学気相析出2022

    • Author(s)
      中山龍幸、伊藤暁彦
    • Organizer
      第35回日本セラミックス協会 秋季シンポジウム
  • [Presentation] 化学気相析出法による希土類添加Y2O3透明厚膜のエピタキシャル成長と蛍光特性評価2022

    • Author(s)
      渡辺大雅、伊藤暁彦
    • Organizer
      第35回日本セラミックス協会 秋季シンポジウム
  • [Presentation] 化学気相析出法によるHfO2-Lu2Hf2O7-Lu2O3系膜の合成2022

    • Author(s)
      任 宗涵、伊藤暁彦
    • Organizer
      第35回日本セラミックス協会 秋季シンポジウム
  • [Presentation] Ce3+添加Lu3Al5O12-Al2O3複合膜の化学気相析出と発光特性評価2022

    • Author(s)
      松本昭源、黒澤俊介、吉川 彰、伊藤暁彦
    • Organizer
      第35回日本セラミックス協会 秋季シンポジウム
  • [Presentation] Y3Al5O12-Al2O3複合膜の化学気相析出における基板面方位と微細組織の関係2022

    • Author(s)
      伊藤暁彦、三觜佑理、松本昭源
    • Organizer
      第35回日本セラミックス協会 秋季シンポジウム
  • [Presentation] CVD法により合成したCe3+添加Lu3Al5O12膜のシンチレーション特性2022

    • Author(s)
      松本昭源、伊藤暁彦
    • Organizer
      極限的励起状態の形成と量子エネルギー変換研究グループ 第6回研究会
  • [Presentation] CVD法を用いたMgWO4厚膜蛍光体の合成2022

    • Author(s)
      小菅翔南、伊藤暁彦
    • Organizer
      極限的励起状態の形成と量子エネルギー変換研究グループ 第6回研究会
  • [Presentation] CVD法を用いたMg2Hf5O12膜の合成と希土類添による蛍光特性評価2022

    • Author(s)
      山井大誠、伊藤暁彦
    • Organizer
      極限的励起状態の形成と量子エネルギー変換研究グループ 第6回研究会
  • [Presentation] CVD法で合成したCe3+添加GdAlO3膜の蛍光発光特性2022

    • Author(s)
      出口結美子、伊藤暁彦
    • Organizer
      極限的励起状態の形成と量子エネルギー変換研究グループ 第6回研究会
  • [Presentation] CVD法によるEu3+添加HfO2-Lu2Hf2O7-Lu2O3系膜の合成および蛍光特性評価2022

    • Author(s)
      任 宗涵、伊藤暁彦
    • Organizer
      極限的励起状態の形成と量子エネルギー変換研究グループ 第6回研究会
  • [Presentation] CVD法による希土類添加HfTiO4厚膜蛍光体の合成2022

    • Author(s)
      橋本優花、伊藤暁彦
    • Organizer
      極限的励起状態の形成と量子エネルギー変換研究グループ 第6回研究会
  • [Presentation] CVD法によるLu2O3厚膜の高速合成2022

    • Author(s)
      中山龍幸、伊藤暁彦
    • Organizer
      極限的励起状態の形成と量子エネルギー変換研究グループ 第6回研究会
  • [Presentation] CVD法による(Ga, Al)2O3膜の合成とシンチレーション特性2022

    • Author(s)
      山口直也、伊藤暁彦
    • Organizer
      極限的励起状態の形成と量子エネルギー変換研究グループ 第6回研究会
  • [Presentation] 化学気相析出法によるCe3+添加GdAlO3エピタキシャル膜の合成とシンチレーション特性評価2022

    • Author(s)
      出口結美子、伊藤暁彦
    • Organizer
      第17回セラミックフェスタin神奈川
  • [Presentation] レーザー援用CVD法を用いたHfO2自立型厚膜蛍光体の合成2022

    • Author(s)
      橋本優花、伊藤暁彦
    • Organizer
      第17回セラミックフェスタin神奈川
  • [Presentation] レーザーCVD法によるTiN膜の合成2022

    • Author(s)
      山口直也、伊藤暁彦
    • Organizer
      第17回セラミックフェスタin神奈川
  • [Presentation] 化学気相析出法によるα-Al2O3-Lu3Al5O12複合膜の合成2022

    • Author(s)
      藤村尚輝、伊藤暁彦
    • Organizer
      第17回セラミックフェスタin神奈川
  • [Presentation] 化学気相析出法によるLu2O3-TiO2系膜の合成と蛍光特性評価2022

    • Author(s)
      伏屋竜輔、伊藤暁彦
    • Organizer
      第17回セラミックフェスタin神奈川
  • [Presentation] 化学気相析出法によるLu2O3柱状厚膜の高速合成2022

    • Author(s)
      中山龍幸、伊藤暁彦
    • Organizer
      第17回セラミックフェスタin神奈川
  • [Presentation] Eu3+添加HfO2膜の石英ガラス基板上への自己配向成長2022

    • Author(s)
      敷地愛莉、伊藤暁彦
    • Organizer
      第17回セラミックフェスタin神奈川
  • [Book] Chapter 12: Transparent ceramics based on pyrochlores in Pyrochlore Ceramics: Properties, Processing, and Applications (Ed by A. Chowdhury)2022

    • Author(s)
      L.Q. An, Z. Wang, A. Ito, G. Zhou, T. Goto, S. Wang
    • Total Pages
      490
    • Publisher
      Elsevier B.V.
  • [Book] 2-19 セラミックス, 2-20 ガラス, 2-21 陶磁器・タイル・大理石 (洗浄の事典 大矢勝ら編)2022

    • Author(s)
      伊藤暁彦
    • Total Pages
      560
    • Publisher
      朝倉書店
    • ISBN
      4254252730
  • [Remarks] ITO LAB | YNU - 横浜国立大学大学院 環境情報研究院 伊藤研究室

    • URL

      https://itonium.net/ynu/

URL: 

Published: 2023-12-25  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi