| 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 |
21H00153
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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 | 高知工科大学 |
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研究代表者 |
藤田 武志 高知工科大学, 理工学群, 教授 (90363382)
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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 | エントロピー触媒 / 電子顕微鏡 / ナノポーラス金属 / ハイエントロピー合金 / 電極触媒 / 触媒 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
10元素以上を含んだ超多元ナノポーラス合金を、物理学、化学、工学などの既存の学問分野の枠を超えた本領域において、多くの異分野研究者や共用の実験設備と有機的連携によって発展させる。電極触媒評価として、水の電気分解（水素発生、酸素発生電極評価）、CO2還元反応を予定している。ガス触媒反応としてCO酸化反応(CO+O2→CO2)やドライフォーミング反応(CH4+ CO2 →2H2 +2CO)を行う。組織の安定性や熱処理に伴う相分離挙動、孔の粗大化過程を最近の球面収差補正透過電子顕微鏡(NEOARM)を活用することで調査する。
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| 研究実績の概要 |
本年度は、10種類以上の元素で構成された多元ナノポーラス合金の熱的安定性と相分離挙動について調査することを目的とした。
試料には、既報の14元(AlAgAuCoCuFeIrMoNiPdPtRhRuTi)と新たに23元(AlAgAuCoCrCuFeHfIrMnMoNbNiPdPtReRhRuTaTiVWZr)、貴金属を含まない15元(AlCoCrCuFeHfMnMoNbNiTaTiVWZr)の急冷リボン材を作製した。リボン材は、室温0.5M NaOH aq.でAlを脱合金化させた。ナノポーラス化した試料には、X 線回折(XRD)と透過型電子顕微鏡(TEM)による微細構造観察、N2吸着による比表面積測定を行った。また、触媒分析装置を用いて希ガス雰囲気中(He)で熱処理（100～900℃ 各1時間）を行い、熱的安定性の評価を行った。
脱合金化した試料をそれぞれ透過型電子顕微鏡によって観察したところ、均一に元素が分布していることがわかった。また、約5nmの孔のサイズが無数に確認できたことから、試料作製に成功したといえる。さらに、熱処理をした試料では、X線回折から、どの試料も600 ℃付近までナノ結晶構造が保たれていることが確認でき、これ以上の温度で一部が相分離挙動をしていた。比表面積測定の結果、脱合金化後で最も高い値となり、温度を上げていくと、どの試料も徐々に減少し、700 ℃付近になるとほぼ同じ値を示した。また、電子顕微鏡のX線分析(EDS)によって相分離挙動の詳細について調べ、各元素の相関関係（固溶体の作りやすさ）について、画像の相関係数を使用することでネットワーク描写を行った。23元素の固溶体の作りやすさについて可視化することができた。
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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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