2022 Fiscal Year Annual Research Report
中性子照射高配向性熱分解黒鉛の圧縮黒鉛への相転移カイネティクス解明とナノ物性評価
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20K05332
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| Research Institution | University of Hyogo |
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Principal Investigator |
本多 信一 兵庫県立大学, 工学研究科, 教授 (90324821)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
肥後 祐司 公益財団法人高輝度光科学研究センター, 回折・散乱推進室, 主幹研究員 (10423435)
庭瀬 敬右 兵庫教育大学, 学校教育研究科, 教授 (50198545)
佐藤 庸平 東北大学, 多元物質科学研究所, 准教授 (70455856)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 圧縮黒鉛 / 中性子照射高配向性熱分解黒鉛 / 相転移カイネティクス / 照射欠陥 / その場XRD / TEM-EELS |
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| Outline of Annual Research Achievements |
高圧高温下における中性子照射高配向性熱分解黒鉛（HOPG）に含まれる欠陥が圧縮黒鉛の形成に及ぼす影響について明らかにするために、その場XRD法を用いて、中性子照射HOPGのGraphite(002)(G(002))面のピークに着目し、14.8GPa の高圧下での昇温過程（最大1209℃）における構造変化の解析を行った。比較のために、未照射HOPGも同一の高圧高温セルに入れて実験を行った。高圧下での昇温に伴うその場XRDスペクトルのG(002)ピークに対して形状解析を行った結果、照射試料では室温から約600℃までは2成分、それよりも高温では1成分、一方未照射試料では1成分でフィッティングできることが分かった。照射試料でフィッティング成分が減少することは、照射に伴う構造の乱れの高圧高温下での回復を示唆するものと考えている。
一方で、昨年度、回収実験用に新たに開発した2000℃を超える高い温度領域で安定な高圧高温セルを用いて圧縮黒鉛の作製に成功した。その際、照射HOPGと未照射HOPGを出発材料として同一セルに入れて15 GPa、1500℃の高圧高温処理を施し、圧縮黒鉛を作製した。回収試料に対してTEM-EELS測定を実施し、微細構造とその領域における電子状態評価を行った。照射HOPGを出発材料に作製された試料において、通常の黒鉛よりも面間隔の小さい構造、すなわち圧縮黒鉛が形成されていることを確認できた。しかし、未照射HOPG を出発材料に作製された試料において、現在のところ圧縮黒鉛の形成を確認できていない。照射HOPGから圧縮黒鉛に相変態している微細構造において、EELS測定からHOPGと比較してσ*ピークの立ち上がりが緩やか、σ*ピークの強度がπ*ピークの強度に比較して大きい等の圧縮黒鉛特有の共有結合等の存在を示唆する結果が得られた。
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