2015 Fiscal Year Research-status Report
ナノダイヤモンド多結晶体の高圧発生への利用：マントル全域に渡る圧力発生技術の開発
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26800236
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| Research Institution | Ehime University |
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Principal Investigator |
國本 健広 愛媛大学, 地球深部ダイナミクス研究センター, その他 (20543169)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | ナノダイヤモンド多結晶体 / 超高圧発生 / 新開発超硬合金 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
大容量の試料容積を確保した上での地球の下部マントルに相当する高圧条件の発生を目指し、マルチアンビル装置のアンビル材としてナノダイヤモンド多結晶体(以下NPD)を用いた高圧発生技術の開発を行った。実験装置には6－6加圧式マルチアンビル装置(以下MA6-6)を採用した。従来MA6-6を用いた場合の圧力発生は15 GPa程度が一般的であり、この条件は地球の上部マントルの下部程度に相当する。本研究ではMA6-6の圧力媒体内に一対のNPD製アンビルを配置することによってその圧力発生限界を50 GPa程度にまで拡大することに成功した。またその際の供給荷重は0.5 MN未満であり、低荷重、高圧力の発生に成功したといえる。低荷重での圧力発生は大型の高圧発生装置を必要とせず、低コストでの実験が可能である。
また、本研究では近年開発された新たな超硬合金（TJS01）製のアンビルを用いた高圧発生試験を実施し、その結果を鑑みて試料部構成の最適化を行った。この実験は川井式マルチアンビル装置（以下KMA）を用いて行われた。従来のKMAのアンビル材には超硬合金（WC)もしくは焼結ダイヤモンド（SD)が用いられ、発生可能な圧力限界は、それぞれ30 GPa（WC), 70 GPa（SD）程度である。SDアンビルを用いることによって圧力発生効率は格段に上昇するがコストの面と技術的なハードルの高さから、SDの使用は一般的ではない。本研究ではKMAによる低コスト且つ高圧力の発生を目指して上記の新開発アンビルを用い、WCアンビルでありながら50 GPa領域の圧力発生に成功した(Kunimoto et al. 2016)。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
ナノダイヤモンド多結晶体を用いた高圧発生に関しては概ね順調に発生圧力を拡大出来ているものの、申請した目標に到達できていない。この点に関しては本年度5月および6月に実施される放射光実験にて追加実験を行い、初期の目標到達を目指す。
また、申請段階では開発されていなかった新たな新素材（新開発超硬合金TJS01）が最近開発され、その優先的な使用が可能であったため、これを使用した高圧発生試験の実施が可能であった。研究代表者はこの新素材を用いた圧力発生試験を集中して実施し、当初予定していなかった成果を挙げることが出来た。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は焼結ダイヤモンドを用いての予備実験を繰り返し、その結果最も圧力発生効率の良い試料部構成を用いてナノダイヤモンド多結晶体製アンビルを用いた圧力発生試験を実施する。予備実験には最大60 GPa程度までの圧力を見積もることの出来るFe2O3を試料とする予定である。また、研究代表者は京セラとの共同研究によって新たなセラミックスの開発を進めており、この素材の圧力媒体への利用を昨年度から進めてきた。今後は断熱性や圧力発生効率の差などを確認しつつ、マルチアンビル装置にとって最適な圧力媒体材料の模索を進める。
また、NPDを用いた圧力発生だけでなく、発超硬合金製アンビルを用いた圧力発生試験も継続して進める予定である。こちらは目標圧力を概ね達成出来ており、今後は高圧だけでなく高温発生技術の開発にも取り組む予定である。
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| Causes of Carryover |
昨年度参加した放射光実験の実験日数の変化によって、旅費の一部が不要となったため、差額が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度の5月および6月中に申請課題内容に沿った放射光実験の実施が可能となっため、その実験準備にあてる予定である。また、前年度までの成果を論文化するために使用する。
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Research Products
(3 results)
