二相混合体における複合効果とパ-コレ-ションクラスタ-の挙動に関する研究

1989 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 63550537
• Research Institution: KYOTO UNIVERSITY
• Principal Investigator: 吉田 起國 京都大学, 原子力エネルギー研究所, 助教授 (70027142)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 上田 静政 京都大学, 原子力エネルギー研究所, 教務職員 (00093196) ; 富井 洋一 京都大学, 工学部, 講師 (90026245)
• Keywords: パ-コレ-ション / クラスタ- / 臨界挙動 / 有効媒質理論 / 有効伝導度 / 誘電特性 / 2相混合体 / ニオブ-アルミナ焼結体

Research Abstract

本研究では、2相混合体のクラスタ-構造の挙動と2相の複合効果として発現する物性の機構を解明すること目的として、クラスタ-の成長の加速化による相転移現象、即ちパ-コレ-ション現象とそれに伴う物性の臨海挙動をニオブとアルミナの焼結混合体を対象試料として調べた。前年度はパ-コレ-ション転移を生じた後の伝動領域でのクラスタ-の統計的分布の測定と伝導度の挙動を調べた。今年度は転移が生ずる以前の絶縁体領域(ニオブ体積分率f<0.16)でのクラスタ-の挙動と誘電的特性を測定し、この結果と前年度の実験結果を併せて理論的考察を行った。この実験のため、絶縁体領域に在る一連の試料(0【less than or equal】f【less than or equal】0.15)をホットプレス法により新たに作製した。また、試料の誘電的特性は、20〜50000Hzの周波数の交流電場を印加して、キャパシタンス(誘電率に比例)などの交流特性を測定することにより調べた。測定はLCRメ-タや交流電圧計を用い、その計測制御をGPIBインタ-フェ-スを介してパ-ソナルコンピュ-タによって自動化し、同時にデ-タ処理を行った。得られた主な知見は以下の通りである。(1)fの増加と共に誘電率も増大し、パ-コレ-ション閾値で無限大に発散した。これはクラスタ-が無限大化することによる伝導体への転移の典型的な前駆的挙動である。(2)この誘電率の挙動は、2相が互いに囲み合う構造を模擬した複合細胞有効媒質モデルにより説明され、このモデルで伝導度の挙動も同時に説明されることを示した。(3)伝導度の立ち上がりを表現する臨界指数(約2)は材料の構造の詳細によらない普遍性を持つ可能性を示した。(4)この臨界指数を説明する従来のリンク・ノ-ドモデルを拡張応用して伝導度の異方性が説明出来ることを示した。(5)f〜0.41でパ-コレ-ション転移が3次元から2次元的転移へ変化することを観測し、従来

Research Products

• [Publications] Katsukuni YOSHIDA: "Experimental Uncertainty in Determining the Critical Exponent of the Percolative Conductivity of TwoーPhase Mixtures" Journal of the Physical Society of Japan. 59. 1518-1519 (1990)
• [Publications] 吉田起國: "多相材料の物性とパ-コレ-ション現象" 材料(日本材料学会誌). 39. 103-113 (1990)
• [Publications] 吉武起國: "パ-コレ-ション伝導度の臨界指数の観測における不確定幅" 京都大学原子力エネルギ-研究所彙報. 77. 49-49 (1990)
• [Publications] 吉田起國: "NbーAl_2O_3サ-メットにおけるパ-コレ-ション転移の次元的クロスオ-バ" 京都大学原子エネルギ-研究所彙報. 77. 48-48 (1990)
• [Publications] 吉田起國: "パ-コレ-ション転移の臨界指数の不確定と転移点でのゆらぎ" 京都大学原子力エネルギ-研究所彙報. 76. 54-54 (1989)
• [Publications] 吉田起國: "異方性のあるパ-コレ-ション系における臨界挙動ー異方的クラスタ-のlinkーnodeモデルー" 京都大学原子力エネルギ-研究所彙報. 76. 53-53 (1989)