| 研究領域 | ハイエントロピー合金：元素の多様性と不均一性に基づく新しい材料の学理 |
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| 研究課題/領域番号 |
21H00137
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| 研究種目 |
新学術領域研究(研究領域提案型)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
理工系
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
礒部 繁人 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (10564370)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
8,060千円 (直接経費: 6,200千円、間接経費: 1,860千円)
2022年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2021年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
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| キーワード | ハイエントロピー合金 / 水素吸蔵合金 / 低密度合金 / アルカリ金属 / アルカリ土類金属 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
研究の目的は，１族・２族元素をメインとするハイエントロピー合金を創製することである。一般に，アルカリ金属・アルカリ土類金属は，遷移金属と異なり全率固溶型の合金が生成されにくい。ハイエントロピー合金の固溶体単相形成の是非について，配置エンタルピー・結晶構造・電気陰性度など様々なパラメータで検討されているが，その検討においてもアルカリ金属・アルカリ土類金属元素は固溶体単相形成が困難であるとされている。固溶体を形成しにくい金属元素こそ，いわゆるハイエントロピー合金の概念「配置エントロピー増大によるギブスエネルギー減少化」で，合金化したいと考えた。
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| 研究実績の概要 |
研究の目的は，１族・２族元素をメインとするハイエントロピー合金を創製することである。一般に，アルカリ金属・アルカリ土類金属は，遷移金属と異なり全率固溶型の合金が生成されにくい。この理由は，アルカリ金属・アルカリ土類金属と遷移金属の外殻電子軌道の違いや，原子半径の差異で説明できる。ハイエントロピー合金の固溶体単相形成の是非について，配置エンタルピー・結晶構造・電気陰性度など様々なパラメータで検討されているが，その検討においてもアルカリ金属・アルカリ土類金属元素は固溶体単相形成が困難であるとされている。固溶体を形成しにくい金属元素こそ，いわゆるハイエントロピー合金の概念「配置エントロピー増大によるギブスエネルギー減少化」で，合金化したいと考えた。具体的には，１族・２族元素としてLi，Na，K，Mg，Ca の中から，他の元素として，Al，Ti，Sc，Y などから，５成分以上を選定し，メカニカルアイング法により，合金を作製した。幾つかの組み合わせで組成を微調整し，BCC構造・FCC構造・HCP構造の単相固溶体の軽量なハイエントロピー合金の創製に成功した。また，それらの合金の水素吸放出特性を調査したところ，従来の水素吸蔵合金に比べて水素を高重量密度で吸蔵し得ることが判明した。すなわち，本研究の成果として，１族・２族元素をメインとするハイエントロピー合金が原理的に作成可能であり，それらは軽量な水素吸蔵合金となる高い潜在性を有することが示された。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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