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強弾性・混合伝導性酸化物におけるドメイン壁移動とイオン拡散の連成挙動の解明と制御

研究課題

研究課題/領域番号 17H03407
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 構造・機能材料
研究機関埼玉大学

研究代表者

荒木 稚子  埼玉大学, 理工学研究科, 教授 (40359691)

研究分担者 佐藤 一永  東北大学, 工学研究科, 准教授 (50422077)
荒居 善雄  埼玉大学, 理工学研究科, 教授 (70175959)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2020年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2019年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2018年度: 12,090千円 (直接経費: 9,300千円、間接経費: 2,790千円)
2017年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワード強弾性 / イオン伝導 / 混合伝導 / ドメイン / 燃料電池 / 力学的特性 / 混合伝導体 / 構造・機能材料 / 機械材料・材料力学 / 混合伝導性
研究成果の概要

固体酸化物型燃料電池や酸素分離膜などのイオニクスデバイス材料としての利用が期待されるイオン伝導性およびイオン・電子混合伝導性を有するペロブスカイト型酸化物について,その力学的挙動とイオン欠損・拡散挙動,さらにその相関を明らかにすることを目的とした.対象材料の強弾性挙動の解明と制御方法の確立,応力下でのイオン欠損・拡散挙動の評価法の確立と一部解明を行った.さらに,全固体電池用リチウムイオン伝導性ペロブスカイト型酸化物の力学的およびイオン拡散挙動についても調査を行った.

研究成果の学術的意義や社会的意義

燃料電池や全固体電池などのイオニクスデバイス材料としての利用が期待されるイオン伝導性およびイオン・電子混合伝導性を有するペロブスカイト型酸化物について,その力学的挙動とイオン欠損・拡散挙動,さらにその相関を明らかにすることを目的とした.様々なペロブスカイト型酸化物の力学的挙動の解明および制御,さらにイオン欠損・拡散挙動との関係を明らかにするとともに測定・解析技術を確立した.これらの成果は,今後のイオニクスデバイスの安全性や性能の向上に貢献することが期待される.

報告書

(5件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (20件)

すべて 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 4件、 査読あり 5件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 5件) 図書 (1件)

  • [国際共同研究] Juelich Forschungszentrum/RWTH AACHEN UNIVERSITY(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Chile/University of Central Florida(チリ)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] Rajshahi Univ of Eng & Tech(バングラデシュ)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] A study of forming of thin-walled hemispheres by mandrel-free spinning of commercially pure aluminum tubes2021

    • 著者名/発表者名
      Roy Biplov Kumar、Korkolis Yannis P.、Arai Yoshio、Araki Wakako、Iijima Takafumi、Kouyama Jin
    • 雑誌名

      Journal of Manufacturing Processes

      巻: 64 ページ: 306-322

    • DOI

      10.1016/j.jmapro.2020.12.036

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Room Temperature Ferroelastic Creep Behavior of Porous (La0.6Sr0.4)0.95Co0.2Fe0.8O3-δ2020

    • 著者名/発表者名
      Arnauda Barbara、Akbari-Fakhrabadi Ali、Orlovskaya Nina、Meruane Viviana、Araki Wakako
    • 雑誌名

      Processes

      巻: 8 号: 11 ページ: 1346-1346

    • DOI

      10.3390/pr8111346

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Experimental and numerical investigation of deformation characteristics during tube spinning2020

    • 著者名/発表者名
      Roy Biplov Kumar、Korkolis Yannis P.、Arai Yoshio、Araki Wakako、Iijima Takafumi、Kouyama Jin
    • 雑誌名

      The International Journal of Advanced Manufacturing Technology

      巻: 110 号: 7-8 ページ: 1851-1867

    • DOI

      10.1007/s00170-020-05864-z

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Lifetime estimation of Cr2AlC MAX phase foam based on long-term oxidation and fracture mechanisms2020

    • 著者名/発表者名
      Araki Wakako、Matsumoto Asato、Arai Yoshio、Yamada Noriyasu、Malzbender Juergen、Gonzalez-Julian Jesus
    • 雑誌名

      Materialia

      巻: 12 ページ: 100718-100718

    • DOI

      10.1016/j.mtla.2020.100718

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Thermo-mechanical Behaviours of Li3xLa1/3-xMO3 (M = Ta and Nb)2019

    • 著者名/発表者名
      Wakako Araki, Yasuhiro Nagakura, and Yoshio Arai
    • 雑誌名

      Ceramics International

      巻: 46 号: 5 ページ: 6270-6275

    • DOI

      10.1016/j.ceramint.2019.11.097

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Compressive Strength of Cr2AlC Composites2021

    • 著者名/発表者名
      Koki Okada, Wakako Araki, Teresa Go, and J. Gonzalez-Julian
    • 学会等名
      The 7th Asian Conference on Mechanics of Functional Materials and Structures
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Domain Structure and Mechanical Properties of La2/3-xLi3xTiO32021

    • 著者名/発表者名
      Kiminori Saito and Wakako Araki
    • 学会等名
      The 7th Asian Conference on Mechanics of Functional Materials and Structures
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Non-linear Elastic Mechanical Property of Li3xLa1/3-xNbO32021

    • 著者名/発表者名
      Tasnuva Tabashhum Choudhury, Wakako Araki, Noriyasu Yamada, and Yoshio Arai
    • 学会等名
      The 7th Asian Conference on Mechanics of Functional Materials and Structures
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] レーザー超音波法による厚さと弾性係数の非破壊同時測定2020

    • 著者名/発表者名
      梁しん,荒居善雄,荒木稚子,山田典靖
    • 学会等名
      日本機械学会 第28回機械材料・材料加工技術講演会 M&P 2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] タイプⅢFW 複合圧力容器のドーム部剛性が CFRP 層の応力に及ぼす影響2020

    • 著者名/発表者名
      須永聖,荒居義雄,荒木稚子,山田典靖
    • 学会等名
      日本機械学会 第28回機械材料・材料加工技術講演会 M&P 2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Oxygen Deficiency and Ferroelastic Behaviourof La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ2019

    • 著者名/発表者名
      Wakako Araki, Naoto Otomo, and Yoshio Arai
    • 学会等名
      22nd International Conference on Solid State Ionics
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Thermo-Mechanical and Mechanical Behavioursof Li3xLa1/3-xTaO3 and Li3xLa1/3-xNbO3 (3x = 0.00-0.18)2019

    • 著者名/発表者名
      Wakako Araki, Yasuhiro Nagakura, and Yoshio Arai
    • 学会等名
      22nd International Conference on Solid State Ionics
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ドメイン配向を制御したLaCoO3の作製2019

    • 著者名/発表者名
      田村 龍希, 荒木 稚子, 山田 典靖, 荒居 善雄
    • 学会等名
      日本機械学会 M&M 2019 材料力学カンファレンス
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δの酸素イオン伝導率に及ぼす応力の影響2019

    • 著者名/発表者名
      田澤 与生, 荒木 稚子, 山田 典靖, 荒居 善雄
    • 学会等名
      日本機械学会 M&M 2019 材料力学カンファレンス
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] LSCFの酸素欠損が強弾性挙動におよぼす影響2019

    • 著者名/発表者名
      中里 佳樹,荒木 稚子,荒居 善雄
    • 学会等名
      日本機械学会 関東支部 第25期総会・講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 全固体電池用電解質(La, Li)NbO3 の機械的特性2018

    • 著者名/発表者名
      永倉 康博,荒木 稚子,荒居 善雄
    • 学会等名
      日本機械学会 2018年度年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [図書] 楽しく学ぶ 破壊力学2020

    • 著者名/発表者名
      成田 史生、大宮 正毅、荒木 稚子
    • 総ページ数
      144
    • 出版者
      朝倉書店
    • ISBN
      9784254231489
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2022-01-27  

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