| 研究課題/領域番号 |
21K18833
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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 | 鹿児島大学 |
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研究代表者 |
小山 佳一 鹿児島大学, 理工学域理学系, 教授 (70302205)
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| 研究分担者 |
三井 好古 鹿児島大学, 理工学域理学系, 准教授 (90649782)
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| 研究期間 (年度) |
2021-07-09 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022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)
2023年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
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: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
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| キーワード | 強磁場 / 合金 / 元素分離 / 平衡状態図 / 磁気分離 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
強磁性相を含む平衡状態図は強磁場によって制御可能である。つまり、強磁場によって磁気エネルギーの利得を最大化する方向に、原料から強磁性体が優先的に合成されて熱的に安定化し、熱分解が抑制される。本研究では、複数元素が混在する合金溶液中で強磁場を印加し、強磁性化合物を選択的に合成、他元素を排除することにより、新しい磁気分離に挑戦する。試料は、遷移金属の磁性と化合物の磁性の違いから、生成物合成に対する磁場効果を考慮して、Mn(常磁性)、Fe(強磁性)、Cu(反磁性)と低融点の金属群を選定した。代表者研究室の超電導磁石を主に使用して研究を進める。得られた試料は、学内外の共用分析機器等を利用して評価する。
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| 研究実績の概要 |
エネルギーの利得を最大化する方向に、原料から強磁性体が優先的に合成されて熱的に安定化し、熱分解が抑制される。本研究は、複数元素が混在する試料に強磁場を印加し、強磁性化合物を選択的に合成、他元素を排除することにより、新しい磁気分離に挑戦するものである。2021年度に(1)Mn-Bi-Sn系試料で、Mn3Sn, Mn3Sn2、MnSn2化合物の優先的合成が確認されたことに注目、今年度は、この試料について、東北大学金属材料研究所附属強磁場センターで15Tまでの強磁場熱処理実験に集中した。Mn-Bi-Sn系試料は粉体元素原料をペレット状に圧粉成形し、573Kのゼロ磁場中で1から48時間の熱処理が行われた。最大15Tまでの磁場中熱処理が行われた。試料の評価はX線回折測定及び電子線プローブマイクロアナライザーを用いて行った。その結果、磁場10Tまでは、反強磁性MnSn2の合成が優勢であったが、磁場15Tでは強磁性Mn3Sn2の合成が増強されることが明らかになった。BiはMnとの合成に全く寄与しないことが明らかになった。
この成果の一部は、2022年9月の金属学会で発表され、優秀ポスター賞を受賞した。また、2022年11月にハイブリッド形式で開かれた国際会議(International Symposium on Frontiers in Materials Science)で発表され、2023年4月以降に論文で公表される。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
2022年1月から3月にかけて、新型コロナウイルス感染拡大第6波による行動制限の影響を引きずり、さらに、夏の第７波、秋以降の第８波の影響も受けて、学内外での実験が当初年度予定の1/3程度で終わった。感染拡大期間を避けて、東北大学金属材料研究所の強磁場を用いた全国共同利用実験することができたが、やはり当初実験計画に比べて、出張回数が少なくなった。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後は、Mn-Bi-Sb系とFe-Ga-Sb系に集中し、磁場中熱処理の温度と磁場を変化させたとき創出相の系統的測定と排除相の確認を行う。昨年度、8Tの熱処理用超伝導マグネットが鹿児島大学学内共同利用装置になった。そのため、本研究に利用できるマグネットが２台になった。今後は、この環境を用いて実験を効率的に実施し、当初研究計画に近づけていく。
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