| 研究課題/領域番号 |
19K22051
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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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 | 名古屋工業大学 |
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研究代表者 |
福田 功一郎 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90189944)
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| 研究期間 (年度) |
2019-06-28 – 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 |
6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2021年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2020年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2019年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
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| キーワード | セラミックス / 構造・機能材料 / 環境材料 / イオン伝導体 / 固体電解質 / 結晶構造 / 多価陽イオン / 結晶配向 / イオン伝導 / 結晶配向セラミックス |
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| 研究開始時の研究の概要 |
結晶中に存在する多価陽イオンは、周囲に存在する陰イオンとの静電的相互作用が強く、固体中を伝導することは一般に極めて困難である。さらに多価陽イオンの伝導性に優れる化合物は、高温下での構造安定性に乏しい傾向にある。今回、異方性の強い結晶構造中に存在する多価陽イオンは、ある特定の結晶学的な一次元方向であれば、骨格構造を安定に保ちつつ、その方向に比較的容易に伝導し得るのではないかと考えた。本研究では、多価陽イオンが一次元的に伝導可能な結晶構造型の候補を見出し、さらにその化合物の結晶粒子を応募者が確立した最新の粒子配向手法を用いて一軸配向化し、高イオン伝導性配向多結晶体の開発を目指す。
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| 研究成果の概要 |
異方性の顕著な結晶中に存在する多価陽イオンは、ある特定の結晶学的な一次元方向であればその方向に比較的容易に伝導し得るのではないかと推察し、結合原子価(Bond Valence)法を用いて、Ｃａ２＋イオンが＜１０１＞方向に一次元的に伝導可能な結晶構造型の候補としてグロサイト型化合物を見出した。イオン伝導度を定量的に評価するためにランダム配向多結晶体を作製した。７２３から１０７３Ｋへの温度上昇に伴い、後者のバルク伝導度は１.２６×１０－７から４.４０×１０－５Ｓｃｍ－1に増加した。これらの伝導度は、Ｃａイオンが３次元的に伝導するＮＡＳＩＣＯＮ型化合物のＣａＺｒ６（ＰＯ４）６の伝導度より優れていた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
多価陽イオン伝導体に関する研究成果が現在までに多数報告されているが、それらは全てランダム配向多結晶体に注目しており、イオン伝導の異方性に着目してこなかった。その結果、二次元または三次元方向に比較的高いイオン伝導度を示す化合物だけが選択的に研究されてきた。本研究では、Ｃａ２＋イオンが＜１０１＞方向に高速伝導する複合酸化物を世界で初めて発見した。
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