金属溶湯中で生じるデアロイング反応に及ぼす通電効果とナノポーラス構造制御への応用

• 研究課題/領域番号: 15K06478
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 構造・機能材料
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 和田 武 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (10431602)
• 研究分担者: 加藤 秀実 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (80323096)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2017年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2016年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2015年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
• キーワード: 脱合金化 / ナノポーラス金属 / デアロイング

研究成果の概要

金属媒体を用いたデアロイングによるポーラス金属生成反応に及ぼす通電の影響を調査した。Fe-Ni前駆合金を純Mgを用いて固相状態でデアロイングする際に、Fe-Ni側からMg側へおよびその逆方向へ通電した場合では、Fe-NiからMgへ通電したほうがデアロイング反応が促進されることが分かった。一方で、ポーラス金属のリガメント・ポアサイズは通電の有無および向きにほとんど影響されないことが分かった。

研究成果

• [雑誌論文] Preparation of hierarchical porous metals by two-step liquid metal dealloying (2018)
  • 著者名/発表者名: Wada Takeshi、Geslin Pierre-Antoine、Kato Hidemi
  • 雑誌名: Scripta Materialia 巻: 142 ページ: 101-105
  • DOI: 10.1016/j.scriptamat.2017.08.038
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Three-Dimensional Morphological and Chemical Evolution of Nanoporous Stainless Steel by Liquid Metal Dealloying (2017)
  • 著者名/発表者名: Zhao Chonghang、Wada Takeshi、De Andrade Vincent、Williams Garth J.、Gelb Jeff、Li Li、Thieme Juergen、Kato Hidemi、Chen-Wiegart Yu-chen Karen
  • 雑誌名: ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES 巻: 9 号: 39 ページ: 34172-34184
  • DOI: 10.1021/acsami.7b04659
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Cold-rolling influence on microstructure and mechanical properties of NiCr-Ag composites and porous NiCr obtained by liquid metal dealloying (2017)
  • 著者名/発表者名: Morgane Mokhtari; Christophe Le Bourlot; Jer ome Adrien; Sylvain Dancette; Takeshi Wada; Jannick Duchet-Rumeau; Hidemi Kato; Eric Maire
  • 雑誌名: Journal of Alloys and Compounds 巻: 707 ページ: 251-256
  • DOI: 10.1016/j.jallcom.2016.12.105
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Preparation of Nanoporous Si by Dealloying in Metallic Melt and Its Application for Negative Electrode of Lithium Ion Battery (2017)
  • 著者名/発表者名: Wada Takeshi、Kato Hidemi
  • 雑誌名: Materials today : proceedings 巻: 4 号: 11 ページ: 11465-11469
  • DOI: 10.1016/j.matpr.2017.09.030
  • 査読あり
• [雑誌論文] Three dimensional analysis of nanoporous silicon particles for Li-ion batteries (2016)
  • 著者名/発表者名: Roiban, Lucian; Koneti, Siddardha; Wada, Takeshi; Kato, Hidemi; et al
  • 雑誌名: MATERIALS CHARACTERIZATION 巻: 124 ページ: 165-170
  • DOI: 10.1016/j.matchar.2016.12.013
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Enlarging the surface area of an electrolytic capacitor of porous niobium by Mg-Ce eutectic liquid dealloying (2016)
  • 著者名/発表者名: Kim, Joung Wook; Wada, Takeshi; Kim, Sung Gyoo; Kato, Hidemi
  • 雑誌名: SCRIPTA MATERIALIA 巻: 122 ページ: 68-71
  • DOI: 10.1016/j.scriptamat.2016.05.014
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Evolution of a bicontinuous nanostructure via a solid-state interfacial dealloying reaction (2016)
  • 著者名/発表者名: Wada, Takeshi; Yubuta, Kunio ; Kato, Hidemi
  • 雑誌名: SCRIPTA MATERIALIA 巻: 118 ページ: 33-36
  • DOI: 10.1016/j.scriptamat.2016.03.008
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Preparation of three-dimensional nanoporous Si using dealloying by metallic melt and application as a lithium-ion rechargeable battery negative electrode (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Wada, J. Yamada, H. Kato
  • 雑誌名: Journal of Power Sources 巻: 306 ページ: 8-16
  • DOI: 10.1016/j.jpowsour.2015.11.079
  • 査読あり
• [学会発表] 二段階金属溶湯脱合金化による階層構造ポーラス金属の作製 (2018)
  • 著者名/発表者名: 和田武、Pierre-Antoine Geslin、加藤秀実
  • 学会等名: 日本金属学会2018年春期講演大会(第162回）
• [学会発表] 金属脱合金化反応を利用した多孔質金属作製と二次電池への応用 (2018)
  • 著者名/発表者名: 和田武
  • 学会等名: 六研連携プロジェクト29年度（第2回）公開討論会
  • 招待講演
• [学会発表] Formation of nanoporous Fe-based alloy by solid state interfacial dealloying reaction (2017)
  • 著者名/発表者名: Takeshi WADA, Hidemi KATO
  • 学会等名: JSPM International Conference on Powder and Powder Metallurgy ～ 60th Anniversary ～
  • 国際学会
• [学会発表] 固相脱合金化による鉄基合金ナノ構造体の作製 (2017)
  • 著者名/発表者名: 和田武, 加藤秀実
  • 学会等名: 日本金属学会2017年秋期講演大会(第161回）
• [学会発表] Suppressing Ligament Growth of Porous Metals during Liquid Metal Dealloying Process (2017)
  • 著者名/発表者名: 加藤秀実
  • 学会等名: JSPM International Conference on Powder and Powder Metallurgy ～ 60th Anniversary ～
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Formation and Morphological Evolution of Nano/Micro Porous Metals by Liquid Metal Dealloying (2017)
  • 著者名/発表者名: Hidemi Kato, Takeshi Wada
  • 学会等名: 24th International Symposium on Metastable, Amorphous and Nanostructured Materials(ISMANAM2017)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Preparation of nanoporous base metals by dealloying in metallic melt and their application for energy related materials (2016)
  • 著者名/発表者名: Takeshi WADA, Hidemi KATO
  • 学会等名: 2016 Russia-Japan Conference "Advanced Materials: Synthesis, Processing and Properties of Nanostructure
  • 発表場所: ロシア・ノヴォシビリスク
  • 年月日: 2016-10-30
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 固相脱合金化反応に及ぼす前駆合金組成の影響 (2016)
  • 著者名/発表者名: 和田武、齋藤樹里、湯葢邦夫、加藤秀実
  • 学会等名: 日本金属学会2016年秋季講演大会
  • 発表場所: 大阪大学
  • 年月日: 2016-09-21
• [学会発表] 金属溶湯脱成分法を用いたポーラス卑・半金属の作製とそのエネルギーデバイスへの応用 (2016)
  • 著者名/発表者名: 加藤秀実、和田武
  • 学会等名: 日本金属学会2016年秋期大会
  • 発表場所: 大阪大学
  • 年月日: 2016-09-21
  • 招待講演
• [学会発表] 単結晶前駆合金の金属溶湯脱合金化反応およびポーラス構造発達過程 (2016)
  • 著者名/発表者名: 齋藤樹里, 加藤秀実, 和田武, 湯葢邦夫
  • 学会等名: 日本金属学会2016年秋期大会
  • 発表場所: 大阪大学
  • 年月日: 2016-09-21
• [学会発表] Preparation of nanoporous less noble metals by solid-state interfacial dealloying reaction (2016)
  • 著者名/発表者名: Takeshi WADA, Kunio YUBUTA, Hidemi KATO
  • 学会等名: 23rd International Symposium on Metastable, Amorphous and Nanostructured Materials (ISMANAM2016)
  • 発表場所: 奈良
  • 年月日: 2016-07-03
  • 国際学会
• [学会発表] 金属溶湯中での脱成分現象を利用した金属ガラス複合材料の作製とポーラス材料への展開 (2016)
  • 著者名/発表者名: 加藤 秀実、和田 武
  • 学会等名: 2016 日本金属学会春期講演大会
  • 発表場所: 東京理科大学
  • 年月日: 2016-03-23
  • 招待講演
• [学会発表] 固相脱合金化反応によるナノポーラス鉄合金の作製 (2016)
  • 著者名/発表者名: 和田 武、湯葢 邦夫、加藤 秀実
  • 学会等名: 2016 日本金属学会春期講演大会
  • 発表場所: 東京理科大学
  • 年月日: 2016-03-23
• [学会発表] 金属溶湯中脱成分法によるドープナノポーラスSiの作製とそのLIB負極特性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山田 純平、和田 武、加藤 秀実
  • 学会等名: 2016 日本金属学会春期講演大会
  • 発表場所: 東京理科大学
  • 年月日: 2016-03-23
• [学会発表] 金属溶湯デアロイングにより作製したナノポーラスシリコンのリチウムイオン電池電極特性と電極体積変化の関係 (2015)
  • 著者名/発表者名: 和田 武、山田 純平、加藤 秀実
  • 学会等名: 2015 日本金属学会秋期講演大会
  • 発表場所: 九州大学
  • 年月日: 2015-09-16
• [産業財産権] ポーラス部材の製造方法 (2016)
  • 発明者名: 和田 武、加藤 秀実
  • 権利者名: 和田 武、加藤 秀実
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2016-026731
  • 出願年月日: 2016-02-16
• [産業財産権] ナノ複合金属部材の製造方法および相分離系金属固体同士の接合方法 (2016)
  • 発明者名: 和田 武、加藤 秀実
  • 権利者名: 和田 武、加藤 秀実
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2016-026732
  • 出願年月日: 2016-02-16