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ZrO2やY2O3、Al2O3といった様々な酸化物セラミックスおよびそのコンポジットを対象として、様々な電場波形下でのフラッシュ焼結挙動を調べると共に、その微構造と原子間結合状態の変化を様々な分光分析法により調査した。特に、前年度までに交流電場を用いたフラッシュ焼結により高密度体を低温で焼結できることが明らかとなった難焼結性Y2O3セラミックスについて、微構造解析を含めた詳細な調査を行った。その結果、蛍光発光分光で見いだされた知見、すなわち酸素欠陥に関連する欠陥配位構造がフラッシュ焼結によって導入されたということと、XPSで認められるYの束縛エネルギーの変化の傾向とが合致することが分かった。さらに、その酸素欠陥は複数種存在しており、チャージアップしていない酸素空孔がより重要な役割を果たすことが示唆された。このことは、フラッシュ焼結において非平衡な原子・欠陥配位構造が形成され、それによって金属イオンの拡散の著しい加速がもたらされるというフラッシュ焼結の物理的描像をもたらす新たな知見である。さらに、こうした現象を仮定すると、例えば強電場下で認められるセラミックスの高温塑性変形の促進をも説明できることが分かった。
フラッシュ焼結の起源として有力な考え方は熱暴走メカニズムであるが、本研究を通して、フラッシュ焼結で非平衡構造が導入されること、それが酸素欠陥に関連する点欠陥であること、つまり非熱的効果の重要性を明らかにした。このことは、フラッシュ焼結における物質輸送促進のメカニズムとも直結する新たな展開をもたらすと期待される。
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