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金属ナノ粒子分散によるジルコニアセラミックスへの機械的・磁気的機能付与

研究課題

研究課題/領域番号 11650718
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 構造・機能材料
研究機関大阪大学

研究代表者

関野 徹  大阪大学, 産業科学研究所, 助教授 (20226658)

研究期間 (年度) 1999 – 2000
研究課題ステータス 完了 (2000年度)
配分額 *注記
3,500千円 (直接経費: 3,500千円)
2000年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
1999年度: 2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
キーワードナノコンポジット / 多機能調和型材料 / ジルコニア / 内部還元法 / 複合粉末 / 機械的性質 / 強磁性 / 応力-磁化相互作用 / 遷移金属分散 / 還元燒結法 / in-situ組織制御 / ナノ複合材料 / 繊維金属分散 / 還元焼結法
研究概要

高強度高靭性セラミックスであるジルコニアを多機能化することを目的に、ナノメーターサイズ機能性金属をマトリックス中に分散したナノコンポジットの創製を行い、ナノ組織制御のための種々のプロセス開発、組織観察、機械的性質評価ならびに磁気機能の解明を行い、以下の知見を得た。
1)酸化ニッケルや硝酸ニッケルを原料として複合粉末を作製し、還元焼結法を適用することで、ジルコニア/ニッケルナノコンポジットの作製に成功した。本材料は微量のNi分散により機械的性質が著しく改善可能なことを示すと同時に、Niの強磁性が複合材料でも保持されること、保磁力がサイズ効果によって向上すること、磁化による応力センシングが可能なことを見いだし、構造と機能の関連についての知見を得た。
2)ジルコニアに1mol%以下のNiOを固溶させた焼結体の作製に成功し、固溶により相変態能を任意に制御可能であり、この結果破壊靭性を飛躍的に改善できることを示した。これらのメカニズムを種々の方法により解明し、新たな高靭化手法を提案した。
3)上記NiO固溶ジルコニアを雰囲気制御アニールすることで、in-situにナノサイズのNiが析出したナノコンポジットを得る新たな内部還元法を提案した。極微量の添加により強磁性Niを析出させることが可能であり、かつ、固溶制御により優れた靭性を両立できることを確認した。
4)溶液化学的手法を用い、NiO-ZrO_2複合粉末作製を行い、プロセス因子と粉末および結晶構造の関連を明らかにした。これらはナノサイズで複合化したナノコンポジット粉末であり、望ましいナノ組織複合材料の出発粉末として適していることを示した。
5)以上のことから、優れた力学的性質に加え、磁気的性質をも付与した多機能調和型のセラミックス/金属ナノコンポジットが、新規なプロセスを適用することで効率的に創製可能なことを明らかにした

報告書

(3件)
  • 2000 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1999 実績報告書
  • 研究成果

    (32件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (32件)

  • [文献書誌] T.Sekino,J.H.Yu,Y.H.Choa,J.S.Lee and K.Niihara: "Reduction and Sintering of Alumina/Tungsten Nanocomposites : Powder Processing, Reduction Behavior and Microstructural Characterization"J.Ceram.Soc.Japan. 108・6. 541-7 (2000)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Nakayama,Y.H.Choa,T.Sekino and K.Niihara: "Powder Preparation and Microstructure for Nano-sized Metallic Iron Dispersed MgO Based Nanocomposites with Ferromagnetic Response"J.Ceram.Soc.Japan. 108・9. 781-4 (2000)

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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Kondo,T.Sekino,Y.-H.Choa,T Kusunose,T.Nakayama,K.Niihara: "Influence of Ni addition on mechanical and magnetic properties of yttria-stabilized tetragonal zirconia"Journal of Ceramic Processing Research. 1・1. 80-2 (2000)

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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Kondo,T.Sekino,Y.-H.Choa and K.Niihara: "Effect of Nickel Addition on Microstructure and Some Properties For Tetragonal Zirconia"Ceramic Transactions. 108. 285-94 (2000)

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  • [文献書誌] 関野徹: "ナノ材料における力学的特性の革新的改善"マテリアルインテグレーション. 13・11. 50-54 (2000)

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  • [文献書誌] T.Sekino,T.Kusunose,Y.-H.Choa and K.Niihara: "Al_2O_3/Ti Nanocomposites Prepared by In-Situ Decomposition and Sintering"Proc.of 4th Seminar on Core University Program between Japan and Korea. 149-152 (2001)

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  • [文献書誌] T.Nagai,K.Iijima,H.J.Hwang,M.Sando,T.Sekino and K.Niihara: "Effect of MgO Doping on the Phase Transformations of BaTiO_3"J.Am.Ceram.Soc.. 83・1. 107-12 (2000)

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  • [文献書誌] 関野徹: "多機能型ナノコンポジット材料の現状と将来展望"マテリアルインテグレーション. 14・1. 23-28 (2001)

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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Sekino, J.H.Yu, Y.H.Choa, J.S.Lee and K.Niihara: "Reduction and Sintering of Alumina/Tungsten Nanocomposites : Powder Processing, Reduction Behavior and Microstructural Characterization"J.Ceram.Soc.Japan. 108[6]. 541-547 (2000)

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  • [文献書誌] T.Nakayama, Y.H.Choa, T.Sekino and K.Niihara: "Powder Preparation and Microstructure for Nano-sized Metallic Iron Dispersed MgO Based Nanocomposites with Ferromagnetic Response"J.Ceram.Soc.Japan. 108[9]. 781-784 (2000)

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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Kondo, T.Sekino, Y.-H.Choa, T.Kusunose, T.Nakayama, K.Niihara: "Influence of Ni addition on mechanical and magnetic properties of yttria-stabilized tetragonal zirconia"Journal of Ceramic Processing Research. 1[1]. 80-82 (2000)

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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Kondo, T.Sekino, Y.-H.Choa and K.Niihara: "Effect of Nickel Addition on Microstructure and Some Properties For Tetragonal Zirconia"Ceramic Transactions. vol.108. 285-294 (2000)

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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Tohru Sekino: "Innovative Improvement of Mechanical Properties in Nanostructured Materials"Materials Integration. Vol.13, No.11. 50-54 (2000)

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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Nagai, K.Iijima, H.J.Hwang, M.Sando, T.Sekino and K.Niihara: "Effect of MgO Doping on the Phase Transformations of BaTiO3"J.Am.Ceram.Soc.. 83[1]. 107-112 (2000)

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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Tohru Sekino: "Recent Investigation of Multi-functional Nanocomposite and its Prospects"Materials Integration. Vol.14, No.1. 23-28 (2001)

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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Jian-Feng Yang, Tohro Sekino, Yong-Ho Choa, Koichi Niihara and Tatsuki Ohji: "Microstructure and Mechanical Properties of Sinter-Post-HIPed Si3N4-SiC Composites"J.Am.Ceram.Soc.. 84[2]. 406-412 (2001)

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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Sekino, T.Kusunose, Y.-H.Choa and K.Niihara: "Al2O3/Ti Nanocomposites Prepared by In-Situ Decomposition and Sintering"Proc. of 4th Seminar on Core University Program between Japan and Korea, (Osaka, Japan). 149-152 (2001)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Muroi, T.Sekino, T.Kusunose, T.Nakayama and K.Niihara: "Mechanical and Dielectric Properties of Nickel-Dispersed Barium Titanate Composites"Proc. of 4th Seminar on Core University Program betweem Japan and Korea, (Osaka, Japan). 205-208 (2001)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Kondo,T.Sekino,Y.-H.Choa and K.Niihara: "Effect of Nickel Addition on Microstructure and Some Properties For Tetragonal Zirconia"Ceramic Transactions. 108. 28-294 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 関野徹: "ナノ材料における力学的特性の革新的改善"マテリアルインテグレーション. 13・11. 50-54 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] T.Sekino,J.H.Yu,Y.H.Cboa,J.S.Lee and K.Niihara: "Reduction and Sintering of Alumina/Tungsten Nanocomposites : Powder Processing,Reduction Behavior and Microstructural Characterization"J.Ceram.Soc.Japan. 108・6. 541-547 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] H.Kondo,T.Sekino,Y.-H.Choa,T.Kusunose,T.Nakayaama and K.Niihara: "Influence of Ni addition on mechanical and magnetic properties of yttria-stabilized tetragonal zirconia"Journal of Ceramic Processing Research. 1・1. 80-82 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 関野徹: "多機能型ナノコンポジット材料の現状と将来展望"マテリアルインテグレーション. 14・1. 23-28 (2001)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Y.H.Choa,A.Nakahira and K.Niihara: "Microstructure and mechanical properties of SiC-platelet reinforced Al2O3/SiC-particle hybrid composites"J.Mater.Sci.. 35・12. 3143-3149 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] T.Sekino,T.Kusunose,Y.-H.Choa and K.Niihara: "Al2O3/Ti Nanocomposites Prepared by In-Situ Decomposition and Sintering"Proc.of 4th Seminar on Core University Program betweem Japan and Korea(Osaka, Japan, Jan.14 to 16,2001). 149-152 (2001)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 関野、左、中平、新原: "金属分散セラミックスナノコンポジットの力学特性と磁気特性"まてりあ. 38・5. 425-428 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 名和、関野、新原: "新しい双方向ナノコンポジットの設計・開発と応用"マテリアルインテグレーション. 12・5. 11-17 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] Sekono,Kondo,Choa,Mamba,Niihara: "Development of Zirconia/Nickel Nanocomposites using Chemical Processing"Proc.of 3rd Int. Nano Forum & 2nd Int. Symp on Intermaterials. 29-35 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 新原,関野,左,楠瀬: "これからのナノマテルアル"バウンダリー. 15・11. 20-27 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] Nowak,Sekino and Niihara: "Non-linear Surface Deformation of the (1010) Plane of Sapphire: Identification of the Linear Features Around Spherical Impressions"Acta Materialia. 47・17. 4329-4338 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] Sekino,Yu,Choa,Lee,Niihara: "Reduction and Sintering of Alumina/Nickel Nanocomposites: Powder processing, Reduction Behavior and Microstructural Characterization"J. Ceram. Soc. Japan. 108・6(印刷中). (2000)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] Kondo,Sekino,Choa,Niihara: "Effect of Nickel Addition on Microstructure and Some Properties For Tetragonal Zirconia"Ceramic Transactions. (印刷中). (2000)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書

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公開日: 1999-04-01   更新日: 2016-04-21  

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