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超塑性を示す超微細結晶粒材料の粒界原子構造の電子構造の研究

研究課題

研究課題/領域番号 10122204
研究種目

特定領域研究(A)

配分区分補助金
研究機関東京大学

研究代表者

市野瀬 英喜  東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (30159842)

研究分担者 宮沢 薫一  東京大学, 大学院・工学系研究科, 講師 (60182010)
伊藤 邦夫  東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (20010803)
研究期間 (年度) 1998
研究課題ステータス 完了 (1998年度)
配分額 *注記
2,500千円 (直接経費: 2,500千円)
1998年度: 2,500千円 (直接経費: 2,500千円)
キーワード超塑性 / ダイヤモンド / 高分解能電子顕微鏡 / カーボンナノチューブ / σ結合 / π結合 / 超微細結晶粒 / 結晶粒界
研究概要

本研究は超塑性現象を「構造」の立場から追求解析し、設計の概念・手法を超塑性材料開発に導入することを目指した。具体的には、組織(構造)的共通項である"微細粒"を実現し、電子顕微鏡による組織構造観察、電子線回折による方位関係の分布、高分解能電子顕微鏡による原子構造観察及び電子エネルギー損失分光法(EELS)による電子構造の解析を、主として結晶粒界に関して行ない、特に超塑性困難な物質の超塑性材料化の方策を探る。対象は最も硬いことで知られるダイヤモンドとした。常識的には塑性変形すら非常に困難である。しかし、超微細結晶粒が得やすくEELS解析に適し、基礎研究に好適である。超微細粒多結晶ダイヤモンドは、改良型MOCVD法によって、作成した。組織は、μmレベルの結晶が更に数十ナノメートルの結晶粒よりなる二重構造をなす。粒界はΣ3CSLが最も多く、ランダム粒界は少ない。最大の特徴は、粒界中の3配位原子が、π結合によって周囲と結ばれていることにある。π結合の数は粒界の種類によって異なった。これは、グラファイトが滑りやすいことから想像できるように、σ結合とπ結合のバランスを、それぞれの粒界で案配することが出来れば、粒界滑りによる可塑ダイヤモンドが、不可能でないことを示唆する。この知見をもとに、最も小さな(薄い)炭素結晶であるカーボンナノチューブの電顕中その場変形を行ったところ、見事に塑性変形した。塑性変形は転位の移動によらず、sp3-πの中に、局所的にダイヤモンド型のsp3が出来て、これが移動することに依った。本研究により、可塑ダイヤモンドへの途が、僅かながら開けたと自負する。

報告書

(1件)
  • 1998 実績報告書
  • 研究成果

    (6件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (6件)

  • [文献書誌] H.Ichinose: "Atomic and electronic Structure of Diamond Grain Boundaries in a Polycrystalline Film" MRS Proc. 472. 93-98 (1997)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] H.ichinose: "Application of spatially resolved eels on atomic structure determination of diamond grain boundary" MRS Symp.Proc. 466. 273-278 (1997)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] Kizuka.T: "Structure and hardness of nanocrystalline silver" J.Materials Sci. 32. 105-1057 (1997)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Yamada: "sp2→sp3 transition in boron nitride films deposited by bias sputtering" Proc.13th Int.Symp.on Plasma Chemistry. 3. 109-1099 (1997)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] T.Kuzumaki: "Structure and Deformation Behavior of Carbon Nanotubes Reinforced Nanocrystalline C60 Composite" J.Japan Inst.Metals. 61(4). 319-325 (1997)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] K.Kohyama: "Tight-Binding Calculation of the {211}Σ=3 Boundary in Diamond" Interface Science. 4. 157-167 (1997)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書

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公開日: 1998-04-01   更新日: 2016-04-21  

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