| 研究課題/領域番号 |
18H03836
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
中区分26:材料工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
西山 宣正 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 特定准教授 (10452682)
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| 研究分担者 |
周 游 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (40357231)
日向 秀樹 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 研究グループ長 (40415732)
尾崎 典雅 大阪大学, 工学研究科, 准教授 (70432515)
川村 史朗 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, 主幹研究員 (80448092)
境 毅 愛媛大学, 地球深部ダイナミクス研究センター, 准教授 (90451616)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
44,850千円 (直接経費: 34,500千円、間接経費: 10,350千円)
2021年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円)
2020年度: 6,890千円 (直接経費: 5,300千円、間接経費: 1,590千円)
2019年度: 11,180千円 (直接経費: 8,600千円、間接経費: 2,580千円)
2018年度: 20,150千円 (直接経費: 15,500千円、間接経費: 4,650千円)
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| キーワード | 酸窒化物 / ナノナノコンポジット / 硬質材料 / 超高圧 / レーザー衝撃圧縮 / 相変態 / 窒化ケイ素 / 窒化物 / 透明材料 / シノアイト / ナノナノ多結晶体 / 焼結体 / 高圧 / 硬さ / 高温高圧合成 / 量子ビーム / 高圧力 / 放射光 / 超高圧合成 / 超高温 / X線自由電子レーザー / その場X線回折実験 |
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| 研究成果の概要 |
自然界に存在する唯一の酸窒化物であるSi2N2Oシノアイトを出発原料として、超高圧高温下での合成手法を用いて、全物質中で3番目に硬い立方晶窒化ケイ素（Si3N4）と最も硬い酸化物であるSiO2スティショバイトのナノナノコンポジットの合成に成功した。この物質はセラミックスとしては高い破壊靭性を有し、かつ、工業的に量産可能な条件で合成できるため、実用材料としても期待できる。さらに、レーザー衝撃圧縮とX線自由電子レーザーを用いたその場観察手法を組み合わせ、立方晶窒化ケイ素の1 TPa, 1万度までの条件下での状態の探索を行った。その結果、窒化ケイ素が超高圧超高温下で金属液体化する可能性を確認した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究の社会的意義は、社会実装の可能性がある新規酸窒化物硬質材料を合成したことでる。出発原料であるシノアイトは、シリコン、窒素、酸素のみからなるセラミックスであり、広く産業利用されている窒化ケイ素を焼結する際に、少量であるが不可避的に合成される、きわめてありふれた物質である。このありふれたシリコン酸窒化物から、全物質中で3番目の硬さを持つ物質ともっとも硬い酸化物のナノナノコンポジットを作製することに成功し、かつこの物質を産業的に量産可能な温度圧力条件下で合成可能であることを示したことに意義がある。今後、超高圧物質合成能力を持つ企業との共同研究によって、用途探索を含めて産業実装を目指していく。
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