| 研究課題/領域番号 |
18K04784
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| 研究機関 | 関西大学 |
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研究代表者 |
春名 匠 関西大学, 化学生命工学部, 教授 (70243186)
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| 研究分担者 |
廣畑 洋平 関西大学, 化学生命工学部, 助教 (00761264)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | 水素検出用走査型レーザー電解顕微鏡 / 水素脆化 / 局在水素 / 水素検出 / 高強度鋼 |
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| 研究実績の概要 |
高強度化された鉄鋼材料は，供用中に起こる腐食に伴う微量の水素の侵入によって，局部的に破壊する水素脆化を起こす懸念があるが，水素脆化に関係する水素の材料内での存在位置については必ずしも明確にはなっていない．そこで本研究では，湿潤状態に設置された鉄鋼材料にマイクロメートルのスケールで局在化し，移動する水素の二次元分布をin-situに検出する半導体ブルーレーザー型局部水素検出用走査型レーザー電解顕微鏡(H-SLEEM)を開発する．さらに，高強度鉄鋼材料中の水素移動経路とその移動速度，ならびに局所的な水素脆化発生臨界水素濃度を定量的に測定することにより，湿潤環境中で高強度鉄鋼材料に発生する水素脆化機構の解明に取り組む．
平成３０年度は半導体型ブルーレーザー光源を光学顕微鏡に搭載した改良型局部水素検出用走査型レーザー電解顕微鏡(H-SLEEM)を作製するとともに，光学顕微鏡のステージに設置可能な電気化学的水素透過試験用反応槽を作製した．デュアルポテンシオスタットによってこの反応槽に設置した純鉄の電位を制御して水素を導入し，反対面に到達した水素の酸化電流を安定に検出できることを確認した．さらに，水素検出面にブルーレーザー光を照射することにより，水素酸化電流が増加したこと，ならびにレーザー未照射時における水素酸化電流の増加に応じてレーザー照射時の水素酸化電流が増加したことを確認した．この結果は，局所的に水素酸化速度が大きな箇所をレーザー光の照射により検出することが可能なシステムが構築されたことを意味する．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本研究の前半は装置の開発であり，とくに反応槽の設計・作製は手作りの試行錯誤である．反応槽には強酸と強塩基を導入するために，反応槽からこれらの溶液が漏洩した場合には人体・装置の両方に危険な状態になるために，反応槽の作製には慎重を期した．また，光学顕微鏡のステージに設置可能な小型反応槽なので，安定な電気化学測定が可能になるまでに長時間を要することは予想されていた．現在は，レーザー光未照射時の水素到達面での水素酸化電流の増加に応じて，レーザー照射による水素酸化電流の増加が得られたため，H-SLEEMとしての性能はほぼ満たされたと考えている．
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| 今後の研究の推進方策 |
平成３０年度では，局所的に水素酸化速度が大きな箇所をレーザー光の照射により検出することが可能なシステムが構築されたことが確認されたが，実際に水素酸化速度が不均一な水素到達面に対してこのシステムを適用していない．
そこで平成３１年度では，水素到達面内で水素酸化速度が異なる位置がある状況を設定して，光学顕微鏡のステージに設置されたX-Yステージを操作することにより水素到達面上でのレーザー光の走査を行い，水素到達面における水素酸化速度の不均一性を可視化するとともに，このシステムが水素酸化速度の不均一性を検出することができる空間分解能を明らかにする．
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