2014 Fiscal Year Research-status Report
磁化率異方性付与複合粒子を用いた革新的低磁場による結晶配向セラミックスの開発
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26820299
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| Research Institution | Kanagawa Academy of Science and Technology |
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Principal Investigator |
高橋 拓実 公益財団法人神奈川科学技術アカデミー, 多々見G, 研究員 (30715991)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 磁場配向 / 窒化ケイ素 / グラフェン / 粒子複合化 / 複合粒子 / 微構造制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、磁化率異方性付与複合粒子を用いた革新的低磁場による結晶配向セラミックスの開発である。平成26年度は、異方的な巨大反磁性を有するグラフェンからなるグラファイトを被覆した複合粒子の合成と評価、磁場配向を行い、低磁場配向プロセスを確立させるための基礎的データの収集を目的とした。モデル材料としてβ-Si3N4を用いた。
１．グラファイト被覆Si3N4粒子の合成と評価
合成したβ-Si3N4粒子と市販グラフェン粒子を機械的粒子複合化装置内に投入し、粒子間に圧密せん断力を作用させ、複合粒子を作製した。複合粒子の表面形態を走査型電子顕微鏡、エネルギー分散形X線分光器、走査型マイクロプローブ顕微鏡にて評価したところ、β-Si3N4柱状粒子の側面全体にグラフェン粒子（平均フレーク厚60nm）が20～70nmの様々な厚さで存在していることが明らかとなった。
２．磁場配向
複合粒子を分散させたスラリーを調製し、Nd磁石製の磁気回路中で乾燥させ、乾燥体の構造を走査型電子顕微鏡にて観察したところ、複合粒子の長軸方向（β-Si3N4のc軸方向）が磁場方向と平行に配向した構造が見られた。次いで、複合粒子：α-Si3N4：Y2O3：HfO2：SiO2＝10：82：2.5：5：0.5（質量比）となるように調製したスラリーを、0.4、1、2、10Tの静磁場中で乾燥成形し、脱脂、焼成して焼結体を作製した。焼結体の配向性をX線回折法で測定したところ、磁場に対して垂直な断面において、（002）ピークの強度が顕著に高くなっていた。また、走査型電子顕微鏡にて微構造観察したところ、β-Si3N4柱状粒子の長軸が磁場方向と平行に配向した緻密な構造が観察された。
以上から、平成26年度はグラファイト被覆Si3N4粒子の合成と評価、および磁場配向、さらに複合粒子を種としてc軸配向Si3N4セラミックスの作製に成功した。
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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
平成26年度は、グラファイトを被覆した異方性複合粒子の合成と評価、および磁場配向を行い、低磁場配向プロセスを確立させるための基礎的データの収集を目的としたが、現在得られている成果は当初設定した目的を達成するだけでなく、さらに、複合粒子を用いて緻密な配向構造を有するc軸配向Si3N4セラミックスの作製をも達成しており、本手法が配向制御のみならず、セラミックス製造プロセスにおいて有用であることを明らかにした。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成27年度以降は予定通り、低磁場配向プロセス確立を目的として連続式の配向シート作製装置を製作し、前年度同様、モデル材料としてSi3N4を用いて配向シートの作製を試みる。また、同様の手法により、他材料（酸化亜鉛や水酸化アパタイトなど）でも配向を試み、本プロセスの汎用性を検証しながら、新規材料開発にも応用していきたい。
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