混合伝導性ペロブスカイト型酸化物の超弾性挙動とイオン伝導

• 研究課題/領域番号: 25709063
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 一部基金
• 研究分野: 構造・機能材料
• 研究機関: 埼玉大学
• 研究代表者: 荒木 稚子 埼玉大学, 理工学研究科, 准教授 (40359691)
• 研究協力者: マルツベンダー ユーゲン
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 19,370千円 (直接経費: 14,900千円、間接経費: 4,470千円); 2015年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円); 2014年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2013年度: 12,480千円 (直接経費: 9,600千円、間接経費: 2,880千円)
• キーワード: 強弾性 / イオン伝導 / 混合伝導 / 燃料電池 / 混合伝導性 / 酸素分離膜 / 混合伝導体 / 機械的特性

研究成果の概要

本研究では，酸素イオンおよび電子混合伝導性を有するペロブスカイト型酸化物について，その強弾性挙動と酸素イオン伝導を調べた．ランタンコバルト酸化物をはじめとする様々なランタン系ペロブスカイト型酸化物の，広い温度域での強弾性挙動を，実験的および解析的手法により明らかにした．また，本材料が高温下で一軸圧縮応力を受けるときの，酸素イオン欠損量および酸素イオン伝導特性の評価手法を確立し，圧縮応力とイオン欠損量・伝導率に相関があることを示唆する結果が得られた．

研究成果

• [国際共同研究] Juelich Research Centre(Germany)
• [雑誌論文] Elastic Properties of Freeze-Cast La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-d (2016)
  • 著者名/発表者名: Ying Zou, Wakako Araki, Maria Balaguer, Juergen Malzbender
  • 雑誌名: Journal of the European Ceramic Society 巻: 36 号: 7 ページ: 1651-1657
  • DOI: 10.1016/j.jeurceramsoc.2016.01.034
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Anomalous Variation of the Mechanical Behaviour of Ferroelastic La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-d over the Ferro-to-Paramagnetic Transition (2015)
  • 著者名/発表者名: Wakako Araki, Takehiro Abe, and Yoshio Arai
  • 雑誌名: Scripta Materialia 巻: 99 ページ: 9-12
  • DOI: 10.1016/j.scriptamat.2014.11.014
  • 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Molecular Dynamics Study on Nature of Ferroelasticity and Piezoconductivity of Lanthanum Cobaltite (2014)
  • 著者名/発表者名: Wakako Araki, Yoshio Arai, and Jurgen Malzbender
  • 雑誌名: Solid State Ionics 巻: 262 ページ: 504-507
  • DOI: 10.1016/j.ssi.2014.01.017
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Transitions of Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-d and La0.58Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-d (2014)
  • 著者名/発表者名: Wakako Araki, Yoshio Arai, and Jurgen Malzbender
  • 雑誌名: Materials Letters 巻: 132 ページ: 295-297
  • DOI: 10.1016/j.matlet.2014.06.093
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Ferroelasticity and Spin-State Transitions of LaCoO3 (2014)
  • 著者名/発表者名: Wakako Araki, Takehiro Abe, and Yoshio Arai
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 巻: 116 号: 4 ページ: 043513-043513
  • DOI: 10.1063/1.4891296
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Electrical Conductivity of Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-d under Uniaxial Compression at Elevated Temperatures (2014)
  • 著者名/発表者名: Wakako Araki, Yu Takemura, Yoshio Arai, and Jurgen Malzbender
  • 雑誌名: Journal of the Electrochemical Society 巻: 161 号: 11 ページ: F3001-F3004
  • DOI: 10.1149/2.0011411jes
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Strontium Surface Segregation in La0.58Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-d Annealed under Compression (2014)
  • 著者名/発表者名: Wakako Araki, Toru Yamaguchi, Yoshio Arai, and Jurgen Malzbender
  • 雑誌名: Solid State Ionics 巻: 268 ページ: 1-6
  • DOI: 10.1016/j.ssi.2014.09.019
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] SOFC 電解質および空気極材料のイオン・電子伝導率に及ぼす応力・ひずみの影響 (2013)
  • 著者名/発表者名: 荒木 稚子，荒居 善雄，ユーゲン マルツベンダー
  • 雑誌名: 燃料電池 巻: 13 ページ: 35-40
• [学会発表] ランタン系ペロブスカイト型酸化物の強弾性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 武田 和崇，荒木 稚子，荒居 善雄
  • 学会等名: 日本機械学会 M&M 2015 材料力学カンファレンス
  • 発表場所: 慶応義塾大学矢上キャンパス（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2015-11-21
• [学会発表] 酸素分離膜の酸素不定比性におよぼす応力の影響 (2015)
  • 著者名/発表者名: キュウ ビョウリュウ，荒木 稚子，荒居 善雄
  • 学会等名: 日本機械学会 M&M 2015 材料力学カンファレンス
  • 発表場所: 慶応義塾大学矢上キャンパス（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2015-11-21
• [学会発表] 酸素分離膜におけるイオン伝導におよぼす応力の影響 (2015)
  • 著者名/発表者名: 大塚 直紀，荒木 稚子，荒居 善雄
  • 学会等名: 日本機械学会 M&M 2015 材料力学カンファレンス
  • 発表場所: 慶応義塾大学矢上キャンパス（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2015-11-21
• [学会発表] Anomalous Mechanical Behaviour of Lanthanum Strontium Cobalt Iron Oxides (2015)
  • 著者名/発表者名: Araki,W., Abe,T., Arai,Y
  • 学会等名: International Conference on Advanced Technology in Experimental Mechanics 2015
  • 発表場所: ロジワールホテル豊橋（愛知県豊橋市）
  • 年月日: 2015-10-04
  • 国際学会
• [学会発表] 強弾性セラミクスの破面 (2014)
  • 著者名/発表者名: 荒木 稚子，荒居 善雄
  • 学会等名: 日本材料学会 第13回 フラクトグラフィシンポジウム
  • 発表場所: 立命館大学（滋賀県草津市）
  • 年月日: 2014-07-21
• [学会発表] バリウムコバルト酸化物の室温付近における機械的挙動の解明 (2014)
  • 著者名/発表者名: 祢宜田 光彰，荒木 稚子，荒居 善雄
  • 学会等名: 日本機械学会 M&M 201４ 材料力学カンファレンス
  • 発表場所: 福島大学（福島県福島市）
  • 年月日: 2014-07-21
• [学会発表] La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δの強弾性特性の温度依存性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 阿部 剛大，荒木 稚子，荒居 善雄
  • 学会等名: 日本機械学会 M&M 201４ 材料力学カンファレンス
  • 発表場所: 福島大学（福島県福島市）
  • 年月日: 2014-07-21
• [学会発表] LSCFのSr表面析出に及ぼす応力の影響 (2014)
  • 著者名/発表者名: 荒木 稚子，山口 徹，荒居 善雄
  • 学会等名: 日本機械学会 M&M 201４ 材料力学カンファレンス
  • 発表場所: 福島大学（福島県福島市）
  • 年月日: 2014-07-21
• [学会発表] 酸素分離膜の電気伝導性に及ぼす応力の影響 (2014)
  • 著者名/発表者名: 竹村 悠，荒木 稚子，荒居 善雄
  • 学会等名: 日本機械学会 M&M 2014 材料力学カンファレンス
  • 発表場所: 福島大学（福島県福島市）
  • 年月日: 2014-07-21
• [学会発表] 安定化ジルコニアの高温・応力下におけるラマン分光測定 (2014)
  • 著者名/発表者名: 大柿 佑介，荒木 稚子，荒居 善雄
  • 学会等名: 日本機械学会 M&M 2014 材料力学カンファレンス
  • 発表場所: 福島大学（福島県福島市）
  • 年月日: 2014-07-21
• [学会発表] Strontium surface segregation in La0.58Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ under mechanical stress (2014)
  • 著者名/発表者名: Wakako Araki, Toru Yamaguchi, Yoshio Arai, Jürgen Malzbender
  • 学会等名: International Conference on Inorganic Membrane
  • 発表場所: ブリスベン（オーストラリア）
  • 年月日: 2014-07-09
• [学会発表] Oxygen-Ion Transfer between YSZ/YSZ and YSZ/LSCF under Mechanical Contact Stress
  • 著者名/発表者名: Wakako Araki
  • 学会等名: ECS 224th Meeting
  • 発表場所: San Francisco, USA
• [学会発表] Interaction of Ferroelastic Domains and Mechanical Loading for La0.58Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ
  • 著者名/発表者名: Jurgen Malzbender
  • 学会等名: 13th International Conference on the European Ceramics Society
  • 発表場所: Limoges, France
• [学会発表] Ferroelasticity and Piezoconductivity of La0.58Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ
  • 著者名/発表者名: Wakako Araki
  • 学会等名: The 19th International Conference on Solid State Ionics
  • 発表場所: Kyoto, Japan 京都国際会議場
• [学会発表] LSCFおよびBSCFの電気伝導率と帯磁率
  • 著者名/発表者名: 荒木 稚子
  • 学会等名: 日本セラミックス協会2014年年会
  • 発表場所: 日吉，慶応義塾大学
• [学会発表] ランタンコバルト酸化物の強弾性特性の温度依存性
  • 著者名/発表者名: 阿部 剛大
  • 学会等名: 日本セラミックス協会2014年年会
  • 発表場所: 日吉，慶応義塾大学
• [備考]
  • URL: https://sites.google.com/site/mechmater/home/research/publications