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壊れ方機能を内包したセラミックスの開発

Research Project

Project/Area Number 19656166
Research Category

Grant-in-Aid for Exploratory Research

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Inorganic materials/Physical properties
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

近藤 建一  Tokyo Institute of Technology, 応用セラミックス研究所, 教授 (50111670)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 阿藤 敏行  東京工業大学, 応用セラミックス研究所, 准教授 (40241567)
川合 伸明  東京工業大学, 応用セラミックス研究所, 研究員 (60431988)
Project Period (FY) 2007 – 2008
Project Status Completed (Fiscal Year 2008)
Budget Amount *help
¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000)
Fiscal Year 2008: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2007: ¥1,400,000 (Direct Cost: ¥1,400,000)
Keywordsセラミックス / ナノ材料 / 宇宙インフラ / 環境材料 / 壊れ方機能
Research Abstract

本研究は、新しい材料開発概念である壊れ方機能を有する材料の実証例として「ナノ破壊機能」を内包するムライトセラミックスについて、その機構の本質を探り、さらには類似の現象を引き起こすセラミックスの一般則を探索することを目標としている。平成19年度の研究成果より、ムライトのナノ破壊はムライト結晶構造中に大量に存在する酸素欠損の影響によるものと推察した。この推論を実証するために、通常のムライト(3Al203・2Si02)よりも酸素欠損量が多い、アルミナリッチムライト(3.56A1203・2Si02)について衝撃回収実験を行い、回収試料のX線回折および透過型電子顕微鏡(TEM)観察により、相変化とそれに伴う微細組織の変化を調べた。33 GPa以上の衝撃圧から回収された試料の回折パターンにはハローが現れ、アルミナリッチムライトによる回折線の半値幅も急激に増大する。これより、アルミナリッチムライトにおいても、通常のムライトとほぼ同じ転移圧で衝撃誘起相転移を起こすことが分かる。さらに圧力を上げた45GPaではアルミナリッチムライト結晶相による回折ピークは消失し、ほぼ完全なアモルファス相が得られる。このことは、通常のムライト、およびシリマナイトよりも相転移の進行度が大きいことを示唆している。33 GPaから回収された試料のTEM観察像からは通常のムライトでも観察された結晶方位を揃えた特異的なナノ微細構造が観察されたが、アルミナリッチムライトでは各々のナノ結晶粒の大きさが10nmよりも小さく、より微細な組織となっていた。このことは衝撃誘起によるナノ破壊という現象を、ムライトの化学組成によって制御できることを示すものであり、機能的な壊れ方を実現させるための一つの指針が得られたものと考えられる。

Report

(2 results)
  • 2008 Annual Research Report
  • 2007 Annual Research Report
  • Research Products

    (10 results)

All 2009 2008 2007

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (6 results)

  • [Journal Article] Intergrowth microstructures of MnF_2 subjected to by shock compression at 4.4, 9.0 and 21.6 GPa, studied by high-resolution transmission electron microscopy2009

    • Author(s)
      Kunio Yubuta, Teruhisa Hongo, Toshiyuki Atou, Kazutaka G. Nakamura, Ken-ichi Kondo, Masae Kikuchi
    • Journal Title

      Philosph. Mag 89

      Pages: 323-330

    • Related Report
      2008 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Dynamic deformation and fracture of Mullite (3Al2O3・2SiO2)ceramics under hypervelocity impact2008

    • Author(s)
      N. Kawai, Y. Harada, M. Yokoo, T. Atou, K. G. Nakamura, K. Kondo
    • Journal Title

      International Journal of Impact Engineering 35

      Pages: 1878-1881

    • Related Report
      2008 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Aligmed Nanocrystalline Fragmentation of Mullite under Shock Loading2007

    • Author(s)
      N. Kawai, T. Atou, S. Ito, K. Yubuta, M. Kikuchi, K. G. Nakamura and K. Kondo
    • Journal Title

      Advanced Materials 19

      Pages: 2375-2378

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] TEM observation of disproportionation of mullite and sillimanite under shock compression2007

    • Author(s)
      T. Atou, N. Kawai, K. G. Nakamura, K. Kondo, S. Ito, K. Yubuta, M. Kikuchi
    • Journal Title

      AIP Confcrcncc Procccdings, Shock Compression of Condensed Matter-2007

      Pages: 143-146

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] ムライトセラミックスのナノ破壊とWhippleバンパーへの応用2009

    • Author(s)
      阿藤敏行, 川合伸明, 原田陽介, 中村一隆, 近藤建一
    • Organizer
      平成20年度衝撃波シンポジウム
    • Place of Presentation
      名古屋
    • Year and Date
      2009-03-17
    • Related Report
      2008 Annual Research Report
  • [Presentation] ムライトのナノ微細化に及ぼす組成・構造の効果2008

    • Author(s)
      阿藤敏行, 川合伸明, 中村一隆, 近藤建一, 伊藤俊, 菊地昌枝
    • Organizer
      第49回高圧討論会
    • Place of Presentation
      姫路
    • Year and Date
      2008-11-12
    • Related Report
      2008 Annual Research Report
  • [Presentation] 炭素の衝撃誘起構造相転移に係わるパラメータの検討2008

    • Author(s)
      保前友高, 中山良男, 横尾学, 川合伸明, 近藤建一, 中村一隆, 阿藤敏行, 庭瀬敬右
    • Organizer
      第49回高圧討論会
    • Place of Presentation
      名古屋
    • Year and Date
      2008-11-12
    • Related Report
      2008 Annual Research Report
  • [Presentation] Mechanism of Peculiar Nano-fragmentation in Mullite Ceramics Induced by Shock Compression2008

    • Author(s)
      T. Atou, N. Kawai, K. G. Nakamura, K. Kondo, S. Ito, M. Kikuchi
    • Organizer
      The 2nd International Conference on Science and Technology for Advanced Ceramics
    • Place of Presentation
      幕張
    • Year and Date
      2008-06-01
    • Related Report
      2008 Annual Research Report
  • [Presentation] アルミノケイ酸塩の衝撃誘起ナノ微細化の機構2007

    • Author(s)
      阿藤敏行、想合伸明、中村一隆、近藤建一、伊藤俊、湯蓋邦夫、川崎雅司、菊地昌枝
    • Organizer
      第48回高圧討論会
    • Place of Presentation
      倉吉
    • Year and Date
      2007-11-22
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] TEM observation of disproportionation of mullite and sillimanite under shock compression2007

    • Author(s)
      T. Atou, N. Kawai, K. G. Nakamura, K. Kondo, S. Ito, K. Yubuta, M. Kikuchi
    • Organizer
      2007 American Physical Institute, Topical Conference of Shock Compression of Condensed Matter
    • Place of Presentation
      Hawaii, USA
    • Year and Date
      2007-06-25
    • Related Report
      2007 Annual Research Report

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Published: 2007-04-01   Modified: 2016-04-21  

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