| 研究領域 | ミルフィーユ構造の材料科学-新強化原理に基づく次世代構造材料の創製- |
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| 研究課題/領域番号 |
18H05482
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
三浦 誠司 北海道大学, 工学研究院, 教授 (50199949)
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| 研究分担者 |
江村 聡 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 構造材料研究拠点, 主幹研究員 (00354184)
藪 浩 東北大学, 多元物質科学研究所, 准教授 (40396255)
斎藤 拓 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90196006)
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| 研究期間 (年度) |
2018-06-29 – 2023-03-31
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| キーワード | FCC / HCP / BCC / ポリマー / ミルフィーユ条件 |
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| 研究実績の概要 |
ミルフィーユ構造物質（MFS）を下記(a)-(c)の三種類に区分し、物質探索を行った。 (a) 結晶構造型MFSはLPSO相、MAX相、高分子系を含み、典型的層間隔はnmオーダーである。 (b)組織制御型MFSはAl基やTi基などの二相合金を含み、典型的層間隔はμｍオーダーである。 (c)ハイブリッド型MFSはLPSO―Mg合金、V-V2AlC合金などを含み、組織制御型MFSの構成相の一方が結晶構造型MFSである物質と定義した。
これらに関して下記のような研究展開が得られており、既に論文、特許などへの展開が進行中である。
（１）金属系MFSの創製：(1-1) Al-Ag系やNi-Sn合金において，面心立方構造と六方最密構造の二相が共通のすべり面を持つことから，ミルフィーユ構造を実現できる合金系が見出された。(1-2) ミルフィーユ構造を持つTi-Cr系合金について圧縮試験や冷間圧延によってキンク変形が導入されることを見いだした。
（２）高分子系MFSの創製：(2-1)高分子膜上にシリカ前駆体を塗布し、UV-O3処理で高分子ーシリカ積層ミルフィーユ構造の作製に成功した。高分子ーシリカ複合体をMg蒸気中で処理することで、Mg2Siとカーボンの積層構造が形成できることも明らかとした。ブロック共重合体から形成したミルフィーユ構造に圧縮を加えることでキンク状構造を導入できることが明らかとなった。特殊な蛍光プローブを分子内に導入し、力学強度を可視化する高分子合成に成功した。(2-2) 結晶性高分子のポリエチレンに対して配向制御法を駆使して巨視的なミルフィーユ構造を形成させることで、降伏を抑制して著しく高強度化できることを見出した。
（３）セラミックス系MFSの創製：MAX相を金属母相と組み合わせたMFS（V-V2AlC）において、添加元素による積層界面安定化効果が明らかとなった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
経験的ミルフィーユ条件を実験的に確認するために十分な素質を持ったミルフィーユ物質が多数確立された。高分子、金属、セラミックスおよびそれらのハイブリッド材において、転位運動や塑性変形素過程が組織によって制御され、経験的ミルフィーユ条件の実現条件に関する知見が蓄積されつつある。
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| 今後の研究の推進方策 |
これまでに得られた学術的知見をさらに体系化していくと共に、それらに基づいてミルフィーユ構造のさらに幅広い物質系への展開を模索する。実験結果の他班との共有に基づいた理論構築への寄与と、その実験へのフィードバックを加速する。
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