2019 Fiscal Year Annual Research Report
High Entropy Alloy Nanoparticles Prepared by Plasma-in-Liquid Process
Publicly Offered Research
| Project Area | High Entropy Alloys - Science of New Class of Materials Based on Elemental Multiplicity and Heterogeneity |
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| Project/Area Number |
19H05162
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
米澤 徹 北海道大学, 工学研究院, 教授 (90284538)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | ハイエントロピーナノ粒子 / 物理合成 / プラズマ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
液中プラズマプロセッシング用の合金インゴットを溶融法（高周波法）によって作製し、それを用いて物理法によってナノ粒子を合成することを試みた。ただ、このインゴットを線状にすることが困難であったため、まずは板のままナノ粒子化することとした。水中にこのインゴットを沈め、プラズマをたてることでナノ粒子を作製した。プラズマ生成法としては、今回レーザーパルス照射（レーザーアブレーション）を採用した。作製した金属インゴットは数種類で、それぞれ表面酸化を除去したのち、レーザーを照射した。得られたナノ粒子を回収し、TEM、STEMによってその構造観察を行った。EDX、EDXマッピングも行い、粒子の微細構造についても検証した。
得られたナノ粒子は、目立ったファセットもなく真球に近い形をしていた。これは超高温プロセスであるプラズマ法で合成したナノ粒子の特徴である。得られたナノ粒子分散液は数日は安定で、保護有機物を必要とはしなかった。数日たつと沈殿が見られるようになった。これは貴金属ナノ粒子の例とほぼ変わらなかった。得られたナノ粒子の詳細構造について検討した結果、一部の金属（合金）が粒子内で球状に析出している場合が見え、残念ながら必ずしも完全固溶体とならない場合が見受けられた。これは高温から急冷されたことによる析出であるとも考えられる。また、水中でナノ粒子を合成したためか酸化物が形成されていることもわかった。
また、液中プラズマ用の棒材についても検証を始めているが、まだ粒子の量が取れていないので大量合成について検証する。
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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
ハイエントロピー合金のインゴットの作製に成功し、液中プラズマの1種であるレーザーアブレーション法によるナノ粒子合成ができた。しかしながら、部分析出や酸化が観察され、2020年度以降、還元性溶媒の使用などを検討し、完全固溶体ナノ粒子を得る。
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| Strategy for Future Research Activity |
棒材の作製と液中プラズマによるナノ粒子合成検証に注力する。必要な場合には線材の作製を外注することも考えている。
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