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ナノ非平衡構造を有する窒素吸収材料を用いたケミカル真空ポンプの開発と基礎物性

研究課題

研究課題/領域番号 17360369
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 金属生産工学
研究機関京都大学

研究代表者

石原 慶一  京都大学, エネルギー科学研究科, 教授 (30184550)

研究分担者 奥村 英之  京都大学, エネルギー科学研究科, 准教授 (80362573)
山末 英嗣  京都大学, エネルギー科学研究科, 助教 (90324673)
研究期間 (年度) 2005 – 2007
研究課題ステータス 完了 (2007年度)
配分額 *注記
15,710千円 (直接経費: 15,200千円、間接経費: 510千円)
2007年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2006年度: 2,700千円 (直接経費: 2,700千円)
2005年度: 10,800千円 (直接経費: 10,800千円)
キーワード窒素吸収 / ナノ / メカニカルミリング / 非平衡 / ケミカル真空ポンプ / メカニカルアロイング / リチウム合金 / 窒化 / 酸化 / 真空ポンプ
研究概要

本研究の最終目的は,大気から手軽に真空を作り維持するという,ケミカル真空ポンプの開発とそれに関する基礎的な知見を得ることである。初年度は,リチウムをベース金属とし,それとSi,Cu,Feといった金属と共にメカニカルミリングすることで窒素吸収能力の向上を行った。その結果、Feとのメカニカルミリングにより良好な窒素吸収能力を有する粉末が得られたが、初期Fe粉末の表面を形成している酸化物がLiと反応するため、投入したLiに対し吸収できる窒素量が減少するということが分かった。次年度はそれらの成果を受け,Liより安定な酸化物とミリングをすればLiが酸化することなく有効にLiを利用できると考えた。そこで、リチウムと酸化アルミニウム,酸化マグネシウムといった酸化物とメカニカルミリングを施すことしたところ著しく性能が向上し、特にLi-Al_2O_3系材料は窒素だけでなく酸素についても高い吸収特性を示し,これまでの単一の材料で得られなかった「空気」吸収材料を作成することに成功した。
最終年度では,窒化物系としてLi-Li_3N系を中心に研究を進めた。その結果,LiとLi_3Nをミリングして得られた試料は酸素とは迅速に反応し,それがこれまでに見られなかった二段階のプロセスで進行することを明らかにした。一方、窒素の反応は緩慢に進行した。これら,酸素・窒素との反応性は従来のLi-金属系,Li-酸化物系と逆の傾向であり,大変興味深い結果となった。この理由については,XRDやMRを用いて,ミリングによってLi_3Nがβ相への転移すること,界面付近の結晶構造や結合状態の乱れなどが考えられることを検証した。

報告書

(4件)
  • 2007 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2006 実績報告書
  • 2005 実績報告書
  • 研究成果

    (34件)

すべて 2008 2007 2006 2005 その他

すべて 雑誌論文 (17件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (16件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Supersaturated Solid Solution Formation of Fe-Li by Mechanical Alloying2008

    • 著者名/発表者名
      K. N. Ishihara, F. Kubo, E. Yamasue and H. Okumura
    • 雑誌名

      Reviews on Advanced Materials Science (accepted)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Supersaturated Solid Solution Formation of Fe-Li by Mechanical Alloying2008

    • 著者名/発表者名
      K., N., Ishihara, F., Kubo, E., Yamasue, H., Okumura
    • 雑誌名

      Reviews on Advanced Materials Science (accepted)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Mechanical Milling of Lithium with Metal Oxide and its Reactivity with Gases2007

    • 著者名/発表者名
      T. Yokoi, E. Yamasue, H. Okumura and K. N. Ishihara
    • 雑誌名

      Materials Science Forum 534-536

      ページ: 197-200

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mechanical alloying, nitrogen storage and magnetization of Ca-Co powder2007

    • 著者名/発表者名
      H. Okumura, F. N. Ishikawa Y, Morotomi, E. Yamasue, K. N. Ishihara
    • 雑誌名

      Materials Science and Engineering A 449-451

      ページ: 197-200

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mechanical milling of Fe-Li and Cu-Li systems and their nitrogen absorption properties2007

    • 著者名/発表者名
      K. N. Ishihara, K. Irie, F. Kubo, E. Yamasue, H. Okumura
    • 雑誌名

      Materials Science and Engineering A 449-451

      ページ: 1067-1070

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mechanical Alloying of Lithium-base Systems2007

    • 著者名/発表者名
      K. N. Ishihara, F. Kubo, K. Irie, K. Shichi, E. Yamasue. and H. Okumura
    • 雑誌名

      Journal of Alloys and Compounds 434-435

      ページ: 542-545

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mechanical Milling of Lithium with Metal Oxide and its Reactivity with Gases2007

    • 著者名/発表者名
      T., Yokoi, E., Yamasue, H., Okumura, K., N., Ishihara
    • 雑誌名

      Materials Science Forum Vols.534-536

      ページ: 197-200

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Mechanical alloying, nitrogen storage and magnetization of Ca-Co powder2007

    • 著者名/発表者名
      H., Okumura, F., N., Ishikawa, Y., Morotomi, E., Yamasue, K., N., Ishihara
    • 雑誌名

      Materials Science and Engineering A Vol.449-451

      ページ: 1123-1126

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Mechanical milling of Fe-Li and Cu-Li systems and their nitrogen absorption properties2007

    • 著者名/発表者名
      K., N., Ishihara, K., Irie, F., Kubo, E., Yamasue, H., Okumura
    • 雑誌名

      Materials Science and Engineering A Vol.449-451

      ページ: 1067-1070

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Mechanical Alloying of Lithium-base Systems2007

    • 著者名/発表者名
      K., N., Ishihara, F., Kubo, K., Irie, K., Shichi, E., Yamasue, H., Okumura
    • 雑誌名

      Journal of Alloys and Compounds Vol.434-435

      ページ: 542-545

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Mechanical Milling of Lithium with Metal Oxide and its Reactivity with Gases2007

    • 著者名/発表者名
      T.Yokoi, E.Yamasue, H.Okumura, K.N.Ishihara
    • 雑誌名

      Materials Science Forum 534-536

      ページ: 197-200

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Mechanical milling of Fe-Li and Cu-Li systems and their nitrogen absorption properties2007

    • 著者名/発表者名
      K.N.Ishihara, K.Irie, F.Kubo, E.Yamasue, H.Okumura
    • 雑誌名

      Materials Science and Engineering A 449-451

      ページ: 1067-1070

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Mechanical Alloying of Lithium-base Systems2007

    • 著者名/発表者名
      K.N.Ishihara, F.Kubo, K.Irie, K.Shichi, E.Yamasue, H.Okumura
    • 雑誌名

      Journal of Alloys and Compounds 434-435

      ページ: 542-545

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Li-Fe,LI-AlおよびLi-Si合金のボールミリングとその窒素吸収特性2005

    • 著者名/発表者名
      久保文枝, 入江耕平, 志智一義, 山末英嗣, 奥村英之, 石原慶一
    • 雑誌名

      粉体粉末冶金教会講演概要集平成17年度春季大会

      ページ: 314-314

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Cu-Li系合金のメカニカルアロイングとその窒素吸収特性2005

    • 著者名/発表者名
      入江耕平, 山末英嗣, 奥村英之, 石原慶一
    • 雑誌名

      粉体粉末冶金教会講演概要集平成17年度秋季大会

      ページ: 16-16

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Supersaturated Solid Solution Formation of Fe-Li by Mechanical Alloying

    • 著者名/発表者名
      Keiichi N.Ishihara, Fumie Kubo, Eiji Yamasue, Hideyuki Okumura
    • 雑誌名

      J. Alloys and Compounds (accepted)

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Mechanical Milling of Lithium Alloy Systems and its Nitrogen Absorption Properties

    • 著者名/発表者名
      K.N.Ishihara, K.Shichi, F.Kubo, K.Irie, E.Yamasue, H.Okumura
    • 雑誌名

      Journal of Alloys and Compounds (accepted)

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [学会発表] Li-AI_2O_3, Mgo, Li_3N系のメカニカルアロイング2008

    • 著者名/発表者名
      横井知理, 山末英嗣, 奥村英之, 石原慶一, 道岡千城, 吉村一良
    • 学会等名
      粉体粉末冶金協会, 平成20年度春季大会
    • 発表場所
      早稲田大学
    • 年月日
      2008-05-28
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Mechanical Alloying of Li-Al2O3, MgO, LiaN systems2008

    • 著者名/発表者名
      Tomomichi, Yokoi, Eiji, Yamasue, Hideyuki, Okumura, Keiichi, N., Ishihara, Chishiro, Michioka, Kazuyoshi, Yoshimura
    • 学会等名
      Japanese Society of Powder Metallurgy, Waseda University
    • 年月日
      2008-05-28
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] リチウムの窒素吸収特性に関する研究(The Nitrogen Absorption Properties of Lithium)2006

    • 著者名/発表者名
      志智一義, 山末英嗣, 奥村英之, 石原慶一
    • 学会等名
      粉体および粉末冶金学会, 平成18年度秋季大会
    • 発表場所
      大阪大学コンベンションセンター
    • 年月日
      2006-12-06
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] メカニカルミリングしたLi-Li_3N系の微細混合物のガス吸収特陸について2006

    • 著者名/発表者名
      横井知理, 山末英嗣, 奥村英之, 石原慶一
    • 発表場所
      大阪大学コンベンションセンター
    • 年月日
      2006-12-06
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] メカニカルミリングしたLi-MgO系,Li-Al_2O_3系の微細混合物の窒素吸収特性について2006

    • 著者名/発表者名
      横井知理, 山末英嗣, 奥村英之, 石原慶一
    • 学会等名
      粉体および粉末冶金学会春期大会
    • 発表場所
      早稲田大学
    • 年月日
      2006-05-22
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Mechanical Milling of Lithium with Metal Oxide and its Reactivity with gases2006

    • 著者名/発表者名
      T. Yokoi, E. Yamasue, H. Okumura and K. N. Ishihara
    • 学会等名
      2006 Powder Metallurgy World Congress & Exibition
    • 発表場所
      Busan Korea
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Supersaturated Solid Solution Formation of Fe-Li by Mechanical Alloying2006

    • 著者名/発表者名
      K. N. Ishihara, F. Kubo, E. Yamasue and H. Okumura
    • 学会等名
      13th International Symposium on Metastable and Nano Materials(ISMANAM 2006)
    • 発表場所
      Warsaw, Poland
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Nitrogen gas absorption properties of Li-Mgo and Li-Al203 fine mixture produced by mechanical milling2006

    • 著者名/発表者名
      Tomomichi, Yokoi, Eiji, Yamasue, Hideyuki, Okumura, Keiichi, N., Ishihara
    • 学会等名
      Japanese Society of Powder Metallurgy, Waseda University, 2006, May
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] The Nitrogen Absorption Properties of Lithium2006

    • 著者名/発表者名
      Kazuyoshi, Shichi, Eiji, Yamasue, Hideyuki, Okumura, Keiichi, N., Ishihara
    • 学会等名
      Japanese Society of Powder Metallurgy, Osaka University Convention Center
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Ishihara, Chishiro Michioka, Kazuyoshi Yoshimura On the gas absorption ability of mechanically-milled Li-LiaN powder2006

    • 著者名/発表者名
      Tomomichi, Yokoi, Eiji, Yamasue, Hideyuki, Okumura, Keiichi, N
    • 学会等名
      Japanese Society of Powder Metallurgy, Osaka University Convention Center
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] MECHANICAL MILLING OF LITHIUM WITH METAL OXIDE AND ITS REACTIVITY WITH GASES2006

    • 著者名/発表者名
      T., Yokoi, E., Yamasue, H., Okumura, K., N., Ishihara
    • 学会等名
      2006 POWDER METALLURGY World Congress & Exhibition, Busan Korea
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Supersaturated Solid Solution Formation of Fe-Li by Mechanical Alloying2006

    • 著者名/発表者名
      Keiichi, N., ISHIHARA, Fumie, KUBO, Eiji, YAMASUE, Hideyuki, OKUMURA
    • 学会等名
      13th International Symposium on Metastable and Nano Materials (ISMANAM 2006), Warsaw
    • 発表場所
      Poland
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Mechanical Milling of Lithium Alloy Systems and its Nitrogen Absorption Properties2005

    • 著者名/発表者名
      K. N. Ishihara, K. Shichi, F. Kubo, K. Irie, E. Yamasue, H. Okumura
    • 学会等名
      The 12th International Conference on Rapidly Quenched & Metastable Materials
    • 発表場所
      Jeju, Korea
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Mechanical alloying and nitrogen storage properties of Ca-Co powders2005

    • 著者名/発表者名
      H. Okumura, Y. Morotomi, F. N. Ishikawa, E. Yamasue, K. N. Ishihara
    • 学会等名
      The 12th International Conference on Rapidly Quenched & Metastable Materials
    • 発表場所
      Jeju, Korea
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Mechanical Alloying of Lithium-base Systems2005

    • 著者名/発表者名
      Keiichi N. Ishihara, Fumie Kubo, Kohei Irie, Kazuyoshi Shichi, Eiji Yamasue and Hideyuki Okumura
    • 学会等名
      12th International Symposium on Metastable and Nano Materials(ISMANAM2005)
    • 発表場所
      Paris, France
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Mechanical Alloying of Lithium-base Systems2005

    • 著者名/発表者名
      Keiichi, N., Ishihara, Fumie, Kubo, Kohei, Irie, Kazuyoshi, Shichi, Eiji, Yamasue, Hideyuki, Okumura
    • 学会等名
      12th International Symposium on Metastable and Nano Materials (ISMANAM2005), Paris
    • 発表場所
      France
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [産業財産権] 日本国特許2006

    • 発明者名
      平井 千恵、上門 一登、湯淺 明子、奥村 英之、石原 慶一、山末 英嗣
    • 権利者名
      松下電器産業株式会社
    • 産業財産権番号
      2006-115764
    • 出願年月日
      2006-04-19
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要

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公開日: 2005-04-01   更新日: 2016-04-21  

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