| 研究課題/領域番号 |
18K04712
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分26020:無機材料および物性関連
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| 研究機関 | 東京理科大学 |
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研究代表者 |
田中 優実 東京理科大学, 工学部工業化学科, 准教授 (00436619)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2020年度)
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| 配分額 *注記 |
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2019年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2018年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
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| キーワード | 炭酸アパタイト / 酸化物イオン伝導 / セラミックス / 固体電解質 / ドーピング / イオン伝導機構 / 酸化物イオン伝導体 / 中温領域 |
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| 研究成果の概要 |
骨や歯の無機主成分であるNa含有B型炭酸アパタイト（B-CA）は、特定の組成において良好なO2-伝導を示す。そこで本研究では、B-CA系セラミックスのO2-伝導機構を解明し、実用デバイスに必要とされる500～600℃で10-2 S/cmを実現するB-CA系電解質の設計に繋げることを目的とした。結果、B-CA系セラミックスのO2-伝導機構として、c軸上の酸化物イオン欠陥を介する一次元伝導および熱誘起的なNa+/O2- 間の欠陥会合の形成と解離に基づく、格子間O2-サイトを介した三次元伝導の可能性を示し、欠陥組成の最適化により、600℃で10-2 S/cmの導電率の実現に成功した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
現在実用化され、あるいは研究が進められているO2-伝導体は、いずれも主成分として希少な重金属を多量に含んでいる。対して、骨の主成分であるB-CAは軽元素のみから構成される化合物であり、このような特異なイオン構成によるO2-伝導体に関する報告は本研究をおいて他にはなく、その実用化は、元素戦略上大きな社会的意義を持つ。加えて、イオン伝導体としての研究の歴史が浅く、まだまだ未解明な部分の多い「アパタイト化合物群」に属するB-CA系化合物のイオン伝導機構の解明は、固体アイオニクス分野に対する大きな学術的貢献につながる。
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