| 研究課題/領域番号 |
20H02477
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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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 |
小区分26050:材料加工および組織制御関連
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| 研究機関 | 横浜国立大学 |
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研究代表者 |
伊藤 暁彦 横浜国立大学, 大学院環境情報研究院, 准教授 (20451635)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
18,070千円 (直接経費: 13,900千円、間接経費: 4,170千円)
2023年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2022年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2021年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2020年度: 11,310千円 (直接経費: 8,700千円、間接経費: 2,610千円)
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| キーワード | 化学気相析出 / 自己組織化 / セラミックス / 耐環境コーティング / ナノ構造制御 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
エンジニアリングセラミックス部材がより過酷な環境において優れた信頼性を発揮するためには、部材を保護するコーティングにおいても組織設計の変革が求められている。本研究課題では、気相中での自己組織化に基づく新たな設計手法を提案する。化学気相析出法を用いた芯材強化柱状構造の自己組織化析出を実証し、その熱的・機械的特性を評価する。
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| 研究成果の概要 |
本研究課題では、酸化ハフニウム (HfO2) や酸化ルテチウム (Lu2O3) 系材料を中心に、化学気相析出法を用いた芯材強化柱状構造の自己組織化析出を実証した。まずSr有機金属化合物原料を選定し、高い蒸気圧と反応性を有するSr(hfa)2化合物に着目し、SrHfO3の気相析出に成功した。HfO2-MgO系、HfO2-TiO2系においては、化学両論組成比化合物の生成を見出し、HfO2-Lu2O3系においてはHf/Lu原料比によって結晶相が連続的に変化することを明らかにした。また、Lu2O3-MgO系、Lu2O3-Al2O3系において自己組織化が起こることを明らかにした。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
ガスタービンエンジン部材が、高温や腐食といった過酷な環境において優れた信頼性を発揮するためには、部材を保護するセラミックスコーティングにおいても材料利用や組織設計の変革が求められている。本研究課題では、酸化ハフニウム系や酸化ルテチウム系材料に着目し、気相中での自己組織化に基づく新たなセラミックスコーティングの設計手法を提案する。これらの材料は、融点が高く製造が難しいことから研究が進んでいない。一方、コーティング内部にナノ構造を作りこむ手法は、既存のコーティング手法では達成しえない技術である。本研究成果は、内燃機関の熱効率向上を通じてカーボンニュートラル社会の実現に貢献する。
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