| 研究課題/領域番号 |
20H02682
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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31020:地球資源工学およびエネルギー学関連
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| 研究機関 | 愛知工業大学 |
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研究代表者 |
一野 祐亮 愛知工業大学, 工学部, 教授 (90377812)
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| 研究分担者 |
吉田 隆 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (20314049)
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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 |
18,200千円 (直接経費: 14,000千円、間接経費: 4,200千円)
2023年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2022年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
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: 11,440千円 (直接経費: 8,800千円、間接経費: 2,640千円)
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| キーワード | 超伝導 / 薄膜 / 結晶成長 / エピタキシャル成長 / 超伝導薄膜 / 酸化物 / 剥離 / 機能性酸化物 / エピタキシャル薄膜 / ナノ組織制御 / ヒエラルキカル物質科学 / YBCO超伝導体 / フレキシブル / 水溶性中間層 / YbBCO薄膜 / 水溶性基板 / 酸化物超伝導 / エピタキシャル / 自立薄膜 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
超伝導や熱電変換などの機能性酸化物は、従来物材料をしのぐ機能性を持っているが、結晶構造に起因した機能性の物理的異方性を持っているため、結晶方位を揃えなければ十分な性能を発揮することが出来ない。一方、ナノ構造制御によってその機能性が大幅に向上する。しかし、様々な応用に対しては十分な体積が求められている。本課題では、ナノ階層、マイクロ階層とヒエラルキカルに分離し、薄膜技術を用いたナノ組織制御、結晶成長技術を用いた厚膜、フリースタンディング膜の積層による高体積率化などの技術を開発し、融合させることで応用指向の高機能性酸化物材料を創製するヒエラルキカル物質科学を拓く。
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| 研究成果の概要 |
本研究は、超伝導など機能性酸化物のナノ構造制御による機能性向上（ナノ階層）と機能性を維持したままの体積増大技術（マイクロ階層）の開発を目的とした。特に、REBCO超伝導体をエピタキシャル成長させ、基板から自立させる技術を開発した。ナノ階層としてパルスレーザー蒸着法を用いて、RE123のエピタキシャル成長を行った。マイクロ階層では、可溶性のNaCl基板あるいは水溶性酸化物Ba3Al2O6中間層を用いて、基板から機能性酸化物薄膜を剥離し、それらをスタックすることで体積の増大を目指した。しかし、YBCOのエピタキシャル成長条件にさらされるとBAOが水溶性を失う可能性が示唆された。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究の学術的意義としては、YBCO自立薄膜の作製を実現することで、従来困難であった高性能かつ自立膜のスタックによって十分な体積が得られる点が挙げられる。特に、水溶性犠牲層を用いた剥離技術は、他の機能性酸化物への展開も可能性であり、そのメカニズム解明は学術的に意義深い。社会的意義としては、YBCO自立薄膜をスタックした擬似バルクは、従来のバルク材料に比べて臨界電流密度が高いため、より小型かつ安価な液体窒素で動作する高効率なフライホイールやNMRなどの応用が期待される点が挙げられる。
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