| 研究課題/領域番号 |
21H01665
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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 | 東北大学 |
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研究代表者 |
菅原 優 東北大学, 工学研究科, 准教授 (40599057)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 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 |
17,940千円 (直接経費: 13,800千円、間接経費: 4,140千円)
2023年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2022年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2021年度: 11,570千円 (直接経費: 8,900千円、間接経費: 2,670千円)
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| キーワード | 水素侵入 / 水素マッピング / 高強度鋼 / 大気腐食 / エレクトロクロミック薄膜 / 水素脆化 / 鉄鋼材料 / エレクトロクロミズム |
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| 研究開始時の研究の概要 |
水素エネルギー社会の実現や自動車の燃費向上に不可欠な材料の水素脆化を防止するため、材料中への水素侵入分布をリアルタイムでモニタリングする技術が求められている。そこで本研究では、エレクトロクロミック特性を有する酸化物薄膜を用いた材料中の水素分布の高位置分解可視化モニタリングシステムを確立することを目的とする。そしてこの水素検出システムを用いて、鋼材への水素侵入に及ぼす材料因子、腐食因子の影響を解明する。
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| 研究成果の概要 |
従来使用していたWO3薄膜よりも、Mn・Ru・Tiの酸化物薄膜の水素応答性が高いことを見出し、電気化学的水素透過法と同等の水素応答性を有する、金属材料へ侵入した水素のリアルタイムマッピングシステムを開発した。特に、MnO2薄膜を使用した際の水素応答性や視認性が最も高く、TiO2薄膜を用いることで可逆性が高くなることを明らかにした。本水素可視化法を利用して、高強度鋼の腐食に伴い鋼中へ侵入した水素の分布の経時変化を捉えることに成功した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
水素ステーションには、水素脆化による材料の破壊が起こる前に鋼材への水素の侵入を把握することができるリアルタイムモニタリング技術が不可欠であり、安全な水素ステーションの普及を通じて水素社会の実現に貢献する。また、腐食によって高強度鋼へ侵入する水素量や、優先水素侵入サイトを今後明らかにしていくことで、耐水素脆性を有する高強度鋼の開発や、高強度鋼の適用可能条件を正しく把握することができる。高強度鋼の使用の拡大は、例として自動車の燃費向上につながるため、自動車の環境負荷の低減に貢献する。
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