ナノ-マイクロ多重積層構造を利用した耐熱セラミックスコーティング

• 研究課題/領域番号: 20246097
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 無機材料・物性
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 香川 豊 東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (50152591)
• 研究分担者: 松村 功徳 東京大学, 先端科学技術研究センター, 助教 (20447329) ; 劉 玉付 東京大学, 先端科学技術研究センター, 客員准教授 (80354223)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 47,320千円 (直接経費: 36,400千円、間接経費: 10,920千円); 2011年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円); 2010年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円); 2009年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円); 2008年度: 30,030千円 (直接経費: 23,100千円、間接経費: 6,930千円)
• キーワード: セラミックス / コーティング / 積層材料 / 熱反射 / 熱エネルギー / ナノ材料 / 機能設計 / 熱機能 / 耐久性 / 熱輻射 / 熱制御 / 積層構造 / エネルギー / 高温

研究概要

高熱エネルギー反射を有する全てがセラミックスからなる新コンセプトのコーティングの開発を行った。原子-ナノ-ミクロンのマルチスケール積層組織を制御できるプロセス技術の検討、積層材料の特性の測定、熱エネルギー反射を得るための構造の最適化に関して計算及びシミュレーションを行った。これらを総合的に考慮し、高熱エネルギー反射機能を付与するための基礎技術としての提案を行った。

研究成果

• [雑誌論文] Thermomechanical Fatigue Damage Evolution in a Superalloy/Thermal Barrier System Containing a Circular Through Hole (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Tanaka, C. Mercer, Y. Kagawa, A. G. Evans
  • 雑誌名: Journal of the American Ceramic Society 巻: 94 ページ: 128-135
• [雑誌論文] Thermomechanical Fatigue Damage Evolution in a Superalloy/Thermal Barrier System Containing a Circular Through Hole (2011)
  • 著者名/発表者名: M.Tanaka, C.Mercer, Y.Kagawa, A.G. Evans
  • 雑誌名: JOURNAL OF THE AMERICAN CERAMIC SOCIETY 巻: 94 号: s1
  • DOI: 10.1111/j.1551-2916.2011.04539.x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of SiC particle dispersion on thermal properties of SiC particle. dispersed ZrB_2 matrix composites (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Ikegami, K. Matsumura, S. Q. Guo, Y. Kagawa, J.-M. Yang
  • 巻: 45[ 19]
  • ページ: 5420-5423
• [雑誌論文] 複合材料の新力学特性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 香川豊
  • 巻: 15[ 12]
  • ページ: 744-748
• [雑誌論文] Room temperature fabricationof SiO_2/polyacrylic ester multilayer composites by spin-coating (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Kakisawa, N. T. B. Diem, T. Sumitomo, Y. Kagawa
  • 雑誌名: Materials Science and Engineering B 巻: 173[ 1] ページ: 94-98
• [雑誌論文] 複合材料の新力学特性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 香川豊
  • 雑誌名: ふぇらむ 15[12] ページ: 744-748
• [雑誌論文] Room temperature fabricati on of SiO_2/polyacrylic ester multilayer composites by spin-coating (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Kakisawa, N.T.B.Diem, T.Sumito mo, Y.Kagawa
  • 雑誌名: Materials Science and Engineering B 173[1] ページ: 94-98
• [雑誌論文] Effect of SiC particledispersion on thermal properties of SiC particle-dispersed ZrB_2 matrix composites (2010)
  • 著者名/発表者名: M.Ikegami, K.Matsumura, S.Q.Guo, Y.Kaawa.J.-M.Yang
  • 雑誌名: 45[19] ページ: 5420-5423
• [雑誌論文] Effect of SiC particle dispersion on thermal properties of SiC particle-dispersed ZrB_2 matrix composites (2010)
  • 著者名/発表者名: M.Ikegami, K.Matsumura, S.Q.Guo, Y.Kagawa, J.-M.Yang
  • 雑誌名: Journal of Materials Science 巻: 45[19] ページ: 5420-5423
  • 査読あり
• [雑誌論文] Room temperature fabrication of SiO_2/polyacrylic ester multilayer composites by spin-coating (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Kakisawa, N.T.B.Diem, T.Sumitomo, Y.Kagawa
  • 雑誌名: Materials Science and Engineering B 巻: 173[1] ページ: 94-98
  • 査読あり
• [雑誌論文] Extensive deformation behavior of an all-oxide Al_2O_3-TiO_2 nanostructured multilsyer ceramic at room temperatre (2009)
  • 著者名/発表者名: A. F. Dericiogle, Y. F. Liu, Y. Kagawa
  • 雑誌名: J. Mater. Research 巻: 24(11) ページ: 3387-3396
• [雑誌論文] Extensive deformation behavior of an all-oxide Al2O3-TiO2 nanostructured multilsyer ceramic at room temperatire (2009)
  • 著者名/発表者名: A.F.Dericiogle, Y.F.Liu, Y.Kagawa
  • 雑誌名: J.Mater.Research Vol.24.11 ページ: 3387-3396
  • 査読あり
• [学会発表] Change of Stress-strain Behavior in EB-PVD TBC Coating System with The Progress of Uniaxial Out-of-phase TMF Process (2011)
  • 著者名/発表者名: R. Kitazawa and Y. Kagawa
  • 学会等名: Materials Science & Technology 2011 Conference and Exhibition
  • 発表場所: Ohio, U. S. A
  • 年月日: 2011-10-18
• [学会発表] Change of Stress-strain Behavior in EB-PVD TBC Coating System with The Progress of Uniaxial Out-of-phase TMF Process (2011)
  • 著者名/発表者名: R.Kitazawa, Y.Kagawa
  • 学会等名: Materials Science & Technology 2011 Conference and Exhibition
  • 発表場所: オハイオ,アメリカ合衆国
  • 年月日: 2011-10-18
• [学会発表] 熱機械疲労試験で生成したEB-PVD Y_2O_3-ZrO_2熱遮蔽コーティング中の酸化物層の応力分布の測定と解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 北澤留弥、垣澤英樹、香川豊
  • 学会等名: 日本セラミックス協会秋季シンポジウム
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2011-09-07
• [学会発表] 熱機械疲労試験で生成したEB-PVD Y_2O_3-ZrO_2熱遮蔽コーティング中の酸化物層の応力分布の測定と解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 北澤留弥、垣澤英樹、香川豊
  • 学会等名: 日本セラミックス協会秋季シンポジウム
  • 発表場所: 北海道札幌市
  • 年月日: 2011-09-07
• [学会発表] セラミックスコーティング界面剥離エネルギーの解放率のモードII条件下での測定方法 (2011)
  • 著者名/発表者名: 北澤留弥、香川豊
  • 学会等名: 第19回複合材料界面シンポジュウム
  • 発表場所: 京都府京都市
  • 年月日: 2011-04-19
• [学会発表] 黒色Al_2O_3の熱輻射特性に及ぼす材料厚さの影響 (2011)
  • 著者名/発表者名: 山添正裕、香川豊
  • 学会等名: 日本セラミックス協会年会
  • 発表場所: 静岡大学
  • 年月日: 2011-03-18
• [学会発表] 熱輻射エネルギー反射用Al_2O_3フレーク層分散YSZ複合材料 (2011)
  • 著者名/発表者名: 松村功徳、香川豊
  • 学会等名: 日本セラミックス協会年会
  • 発表場所: 静岡大学
  • 年月日: 2011-03-18
• [学会発表] 黒色Al_2O_3の熱輻射特性に及ぼす材料厚さの影響 (2011)
  • 著者名/発表者名: 山添正裕、松村功徳、香川豊
  • 学会等名: 日本セラミックス協会年会
  • 発表場所: 静岡県浜松市
  • 年月日: 2011-03-18
• [学会発表] Deformation and cracking behavior of ultra. thin Al_2O_3 layer coated on ductile polycrystalline Cu (2011)
  • 著者名/発表者名: R. T. Doloksaribu and Y. Kagawa
  • 学会等名: 日本セラミックス協会年会
  • 発表場所: 静岡大学
  • 年月日: 2011-03-16
• [学会発表] Effect of thickness on deformability and fracture behavior of ultra. thin Al_2O_3 layer coated on ductile material (2011)
  • 著者名/発表者名: R. T. Doloksaribu, R. Kitazawa, Y. Kagawa
  • 学会等名: 35^<th> International Conference and Exposition on Advanced Ceramics and Composites
  • 発表場所: Daytona Beach, U. S. A
  • 年月日: 2011-01-27
• [学会発表] Effect of Thickness on Deformability and Fracture Behavior of Ultra-thin Al_2O_3 Layer Coated on Ductile Material (2011)
  • 著者名/発表者名: R.T.Doloksaribu, R.Kitazawa, Y.Kagawa
  • 学会等名: 35th International Conference & Exposition on Advanced Ceramics & Composites
  • 発表場所: フロリダ、アメリカ合衆国
  • 年月日: 2011-01-27
• [学会発表] Laminated all oxide ceramic composite layers for control of radiation heat energy transfer direction and energy at elevated temperatures (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Yamazoe, K. Matsumura, and Y. Kagawa
  • 学会等名: 35^<th> International Conference and Exposition on Advanced Ceramics and Composites
  • 発表場所: Daytona Beach, U. S. A
  • 年月日: 2011-01-26
• [学会発表] Laminated All Oxide Ceramic Composite Layers for Control of Radiation Heat Energy Transfer Direction and Energy at Elevated Temperatures (2011)
  • 著者名/発表者名: M.Yamazoe, K.Matsumura, Y.Kagawa
  • 学会等名: 35th International Conference & Exposition on Advanced Ceramics & Composites
  • 発表場所: フロリダ、アメリカ合衆国
  • 年月日: 2011-01-26
• [学会発表] Processing of continuous Al_2O_3 nano.fibers (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Kagawa, T. Saito, K. Matsumura, R. T. Doloksaribu
  • 学会等名: 35^<th> International Conference and Exposition on Advanced Ceramics and Composites
  • 発表場所: Daytona Beach, U. S. A
  • 年月日: 2011-01-25
• [学会発表] Thermal and mechanical properties of multi-layer oxide ceramic coatings : potential for radiation energy control (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Kagawa
  • 学会等名: 35^<th> International Conference and Exposition on Advanced Ceramics and Composites
  • 発表場所: Daytona Beach, U. S. A
  • 年月日: 2011-01-25
• [学会発表] Thermal and mechanical properties of multi-layer oxide ceramic coatings : potential for radiation energy control (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.Kagawa
  • 学会等名: 35^<th> International Conference and Exposition on Advanced Ceramics and Composites
  • 発表場所: Daytona Beach, U.S.A
  • 年月日: 2011-01-25
• [学会発表] Characteristic Micro-scale Damage Evolution Behavior in EB-PVD TBC System under Out-of-phase Thermo-mechanical Fatigue Tests (2011)
  • 著者名/発表者名: R.Kitazawa, Y.Kagawa
  • 学会等名: 35th International Conference & Exposition on Advanced Ceramics & Composites
  • 発表場所: フロリダ、アメリカ合衆国
  • 年月日: 2011-01-25
• [学会発表] Fracture behavior of ultra. thin Al_2O_3 layer coated on ductile substrate (2010)
  • 著者名/発表者名: R. T. Doloksaribu, R. Kitazawa, K. Matsumura, Y. Kagawa
  • 学会等名: 3^<rd> International Congress on Ceramics
  • 発表場所: Osaka, Japan
  • 年月日: 2010-11-15
• [学会発表] 貝殻真珠層内の無機プレートの破壊機構 (2010)
  • 著者名/発表者名: 垣澤英樹、香川豊
  • 学会等名: 日本金属学会秋期大会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2010-09-27
• [学会発表] Damage tolerant laminate. type hybrid ceramics (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Kagawa
  • 学会等名: 12^<th> International Conference on Modern Materials and Technologies
  • 発表場所: Tuscany, Italy
  • 年月日: 2010-06-09
• [学会発表] Damage-tolerant laminate-type hybrid ceramics (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Kagawa
  • 学会等名: 12^<th> International Conference on Modern Materials and Technologies
  • 発表場所: Tuscany, Italy
  • 年月日: 2010-06-09
• [学会発表] 一方向に「整列した不連続WC層を複合化したAl_2O_3マトリックス複合材料の熱輻射特性 (2010)
  • 著者名/発表者名: R. T. Dolokaribu、松村功徳、香川豊
  • 学会等名: 日本セラミックス協会秋季シンポジウム
  • 発表場所: 静岡大学
  • 年月日: 2010-03-22
• [学会発表] 一方向に整列した不連続WC層を複合化したAl_2O_3マトリックス複合材料の熱輻射特性 (2010)
  • 著者名/発表者名: R.T.Dolokaribu, 松村功徳、香川豊
  • 学会等名: 日本セラミックス協会秋季シンポジウム
  • 発表場所: 静岡大学
  • 年月日: 2010-03-22
• [学会発表] Fracture of ceramics under nano-notch (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Kagawa
  • 学会等名: The Third International Conference on the Science and Technology for Advanced Ceramics
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2009-06-17
• [学会発表] Fabrication of ultrathin Al_2O_3 freestanding tube using atomic layer deposition process (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Saito, K. Matsumura, Y. Kagawa
  • 学会等名: The Third International Conference on the Science and Technology for Advanced Ceramics
  • 発表場所: Yokohama, Japan
  • 年月日: 2009-06-16
• [学会発表] Fracture of ceramics under nano-notch (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Kagawa
  • 学会等名: The Third International Conference on the Science and Technology for Advanced Ceramics
  • 発表場所: Yokohama, Japan
  • 年月日: 2009-06-16
• [学会発表] Fabrication of ultrathin A1_20_3 freestanding tube using atomic layer deposition process (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Saito, K.Matsumura, Y.Kagawa
  • 学会等名: The Third International Conference on the Science and Technology for Advanced Ceramics.
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2009-06-16
• [学会発表] Fabrication of ultrathin Al2O3 freestanding tube using atomic layer deposition process (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Saito, K.Matsumura, Y.Kagawa
  • 学会等名: The Third International Conference on the Science and Technology for Advanced Ceramics
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2009-06-16