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Development of crystal-oriented ceramics with high ionic conductivity by reactive diffusion and ion exchange at the heterophase interface

Research Project

Project/Area Number 16H02396
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Research Field Inorganic materials/Physical properties
Research InstitutionNagoya Institute of Technology

Principal Investigator

Koichiro Fukuda  名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90189944)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 浅香 透  名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80525973)
Project Period (FY) 2016-04-01 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥46,800,000 (Direct Cost: ¥36,000,000、Indirect Cost: ¥10,800,000)
Fiscal Year 2019: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Fiscal Year 2018: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2017: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
Fiscal Year 2016: ¥37,310,000 (Direct Cost: ¥28,700,000、Indirect Cost: ¥8,610,000)
Keywordsイオン伝導体 / セラミックス / 構造・機能材料 / 環境材料 / 結晶構造 / 組織制御
Outline of Final Research Achievements

Ceramics (polycrystalline materials made from inorganic materials) exhibit electrical properties such as ionic conductivity at high temperatures, in addition to superior physical properties. In ordinary ceramics, the crystalline particles are assembled in random orientations, and the physical and electrical properties of the individual crystalline particles are averaged throughout. When we fabricate polycrystals in which each particle is aligned in one direction, we can expect a remarkable improvement in performance by maximizing the properties of each particle. The researchers prepared crystal-oriented ceramics with high ionic conductivity from two different compounds by heating diffusion couples in air (reactive diffusion method). In addition, a novel crystal-oriented polycrystalline material with lithium-ion conductivity was successfully prepared by combining it with a cation exchange method.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、特殊な装置や複雑なプロセスが不要であり、拡散対を加熱するだけの極めて簡便な「反応拡散法」を気相―固相系や液相―固相系へ拡張して汎用性を高め、さらに周知技術の「イオン交換法」と組み合わせることで、従来の結晶配向セラミックスの作製方法では実現不可能であったこのイオン伝導性の高配向セラミックスの作製に成功した。この研究成果は新しい固体酸化物形燃料電池や全固体二次電池の電解質の開発に繋がるものであり、緊々の課題であるエネルギー・環境問題の解決への貢献が期待される。

Report

(5 results)
  • 2019 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • Research Products

    (46 results)

All 2020 2019 2018 2017 2016 Other

All Int'l Joint Research (4 results) Journal Article (7 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Peer Reviewed: 7 results,  Open Access: 2 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (31 results) (of which Int'l Joint Research: 8 results,  Invited: 4 results) Remarks (2 results) Patent(Industrial Property Rights) (2 results)

  • [Int'l Joint Research] CNRS/IRCER(フランス)

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    • Author(s)
      K. Fukuda, T. Eguchi, F. Maekawa, D. Urushihara, T. Asaka, H. Yoshida, E. Bechade, O. Masson, and P. Thomas
    • Journal Title

      Solid State Ionics

      Volume: 346 Pages: 115219-115219

    • DOI

      10.1016/j.ssi.2019.115219

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    • Author(s)
      K. Fukuda, Y. Tsunoda, D. Urushihara, T. Asaka, and H. Yoshida
    • Journal Title

      Journal of the Ceramic Society of Japan

      Volume: 127 Issue: 3 Pages: 143-149

    • DOI

      10.2109/jcersj2.18174

    • NAID

      130007606704

    • ISSN
      1348-6535, 1882-0743
    • Year and Date
      2019-03-01
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    • Author(s)
      K. Fukuda, S. Hasegawa, E. Hasegawa, D. Urushihara, and T. Asaka
    • Journal Title

      Journal of the Ceramic Society of Japan

      Volume: 127 Issue: 3 Pages: 150-157

    • DOI

      10.2109/jcersj2.18188

    • NAID

      130007606478

    • ISSN
      1348-6535, 1882-0743
    • Year and Date
      2019-03-01
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      福田功一郎
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      耐火物

      Volume: 70(5) Pages: 198-202

    • NAID

      40021566502

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      J. Mater. Chem. A

      Volume: 印刷中 Issue: 23 Pages: 10835-10846

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      10.1039/c8ta02237b

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    • Journal Title

      Journal of the Ceramic Society of Japan

      Volume: 125 Issue: 6 Pages: 524-527

    • DOI

      10.2109/jcersj2.17021

    • NAID

      130006899939

    • ISSN
      1348-6535, 1882-0743
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      K. Fukuda, E. Hasegawa, R. Hasegawa, H. Banno, and T. Asaka
    • Journal Title

      Solid State Ionics

      Volume: 304 Pages: 13-19

    • DOI

      10.1016/j.ssi.2017.03.009

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      前川 史典、江口 拓也、漆原 大典、浅香 透、福田 功一郎
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      2017-03-17
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      渡辺 凌司、中森 宏司、浅香 透、福田 功一郎
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    • Place of Presentation
      Limoges, France
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      K. Fukuda, T. Kitagawa, R. Hasegawa, H. Nakamori, T. Asaka, A. Berghout, E. Bechade, O. Masson, J. Jouin, P.Thomas
    • Organizer
      7th International Workshop on Advanced Ceramics
    • Place of Presentation
      Limoges, France
    • Year and Date
      2016-09-26
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      福田 功一郎
    • Industrial Property Rights Holder
      福田 功一郎
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      特許
    • Filing Date
      2018
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URL: 

Published: 2016-04-21   Modified: 2021-12-27  

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