2014 Fiscal Year Annual Research Report
ベルト型高圧装置による圧力発生領域の拡大と新高密度物質の創製
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25630287
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
谷口 尚 独立行政法人物質・材料研究機構, 先端材料プロセスユニット, グループリーダー (80354413)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | ベルト型高圧装置 / 圧力発生 / 固体ガスケット |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、物質・材料合成用のベルト型高圧発生装置の圧力発生領域を拡大し、新たな機能の発現、制御に向けた新物質・材料の合成環境の更なる拡張に挑むことにある。
ベルト型高圧発生装置の圧力発生限界はアンビルとシリンダー部材の破壊により支配される。特にアンビルの破壊は発生圧力の増大に伴い不可避となるが、アンビル直上にテーパー状の増圧板を配置することによりその破壊を回避できる。この指導原理に基づいて、本研究課題申請時に室温下で17GPaまでの圧力発生が、高温度下では700℃,12GPa迄の圧力発生に成功した。本研究課題では圧力発生をシリンダー32mmから内径44mmの大型装置に拡張し、増圧板を用いた圧力発生、高温発生実験を行った。大型装置では、室温下、15GPaまでの圧力発生に成功した。その上で加熱実験を行い、ステショバイト及び、γGe2O3の合成には成功したが、15GPa、1500℃領域でのγSi3N4、AlN高圧相(岩塩型)の合成に至らなかった。大型装置ではより高加重での加圧が可能であるため、油圧/発生圧力の校正関係を15GPaから20GPaまで外挿して室温下での加圧実験に成功した。しかし、約20GPa領域で加熱中にアンビルが破壊した。室温18GPa領域での加熱実験に切り替えたところ、数回の合成実験の後、アンビル部材の遅れ破壊に遭遇した。現状の圧力媒体開発の試行錯誤では、高温度下で応力緩和是正のための最適が未踏であるが、アンビルの創傷を回避した高圧、高温の発生には、引き続き圧力媒体の最適化が鍵である。
10-12GPa領域の高温実験において、大型装置を用いることで、高圧相試料の大量合成が可能となった。ステショバイトを0.5g程度合成し、ミュウオン・スピン回転法による評価用試料として供した。岩石を構成する珪酸塩鉱物中の水素の状態を明らかにし、地球内部の水素循環メカニズム解明へ寄与することができた。
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[Journal Article] Muonium in Stishovite: Implications for the Possible Existence of Neutral Atomic Hydrogen in the Earth’s Deep Mantle2015
Author(s)
N. Funamori, K. M. Kojima, D. Wakabayashi, T. Sato, T. Taniguchi, N. Nishiyama, T. Irifune, D. Tomono, T. Matsuzaki, M. Miyazaki, M. Hiraishi, A. Koda & R. Kadono
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Journal Title
Scientific Reports
Volume: 5
Pages: 8437
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Fracture-induced amorphization of polycrystalline SiO2 stishovite: a potential platform for toughening in ceramics2014
Author(s)
N. Nishiyama, F. Wakai, H. Ofuji, Y. Tomemori, H. MURATA, T. Taniguchi, M. Matsushita, M. Takahashi, E. Kulik, K. Yoshida, K. Wada, J. Bendnarick, T. Irifune
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Journal Title
Scientific Reports
Volume: 4
Pages: 6558-1
DOI
Peer Reviewed
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