2012 Fiscal Year Annual Research Report
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24360313
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
秋山 友宏 北海道大学, 大学院・工学研究院, 教授 (50175808)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
沖中 憲之 北海道大学, 大学院・工学研究院, 准教授 (20250483)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | サイアロン / ナノ材料創製 / 構造用セラミックス / 省エネプロセス / 製造プロセス |
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| Research Abstract |
サイアロンの燃焼合成は低純度Si、Al、SiO2の混合粉を、10気圧の窒素雰囲気下で着火すると自己伝播することから、高純度Siを必要としない安価で省エネ型合成法として魅力的である。しかし生成物であるサイアロン(Si_<6-z>Al_zO_zN_<8-z>)を粉砕するのに多くのエネルギーを要するため未だ実用化には至っていない。一方、SCS(Salt-Assisted Combustion Synthesis)法は反応に関与しない食塩を混合するだけで昇華時(NaClの沸点1738K、気化熱257.73kJ)のガス圧によりナノ粒子が得られる最近流行の新型燃焼合成法である。そこで本研究ではSCS法をサイアロン合成にはじめて適用し、その効果を実験的に調査することを目的とする。サイアロンは極めて硬い物質であることから、この方法により粉砕のエネルギーが削減でき工業化が一気に加速することが期待できる。
平成24年度は主に10気圧の窒素圧力の下でZ値と食塩添加量を変化させ基礎的に燃焼合成挙動を調査した。具体的には燃焼合成可能な条件を明らかにした上で、得られた粒子の相同定およびその形状を調査した.実験ではZ値が増加するにつれて、必要な添加食塩量は増加し、その時製品の粒子径は減少した。一方Z値が小さくなると、単一相の製品が得られたが、Z値が大きくなると、液相生成量が増加したために食塩と未反応Siが残存した。食塩は単に吸熱を引き起こす希釈材ではなくβ-SiAlON粒子間の蒸気拡散材としても機能し、これはβ-SiAlON粒子が粗大化することを防止するのに大きく貢献した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
担当学生が優秀であり、信頼性のある実験データを出し、その成果の取りまとめがはやい。そのため既に世界的に著名な学会誌に3本の論文を投稿し、早くも印刷された点は予想外の成果といえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
単に食塩添加量といった操作条件の最適化ではなく、基礎的に反応機構の解明につとめる実験に展開したい。そのため、燃焼波の伝播速度め測定を開始している。ただし、実験遂行上の問題点としては超高温用W-Re熱電対が極めて高価であり、実験数の制約条件となっている点は残念である。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
関係学協会に新規データを報告し議論する必要性が発生した。
H25年度は国際会議に出席し、SCS法によるsiAloNナノ粒子の省エネ製造に関する研究成果発表を行う。
又実験に使用する消耗品を購入予定。
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