| 研究課題/領域番号 |
19K05662
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| 研究機関 | 岡山理科大学 |
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研究代表者 |
草野 圭弘 岡山理科大学, 工学部, 教授 (40279039)
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| 研究分担者 |
福原 実 岡山理科大学, 工学部, 特任教授 (20150815) [辞退]
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | セラミックス / 備前焼 / 微構造 / 酸化鉄 |
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| 研究実績の概要 |
薪を燃料として登り窯で焼成した作品の表面には茶系の色彩が現れる。電気炉による焼成では現れないことから、薪に含まれる成分が作品表面に付着し呈色すると考えられてきた。昨年度、赤紫色の作品片について、粉末X線回折および透過型電子顕微鏡観察を行ったところ、アルファ酸化鉄(Ⅲ)(ヘマタイト)およびMg-Al-Fe-O系のスピネル構造化合物が生成していることを明らかにした。薪にはCaに次いでMgが多く含まれていることから、薪から供給されるMgと粘土が反応し赤紫色が現れると考えられ、粘土とMg塩の反応について検討した。しかし、Mg塩は加熱により安定な酸化マグネシウムとなり粘土と反応しないことが分かった。薪の成分変化について詳細に検討した結果、炭素以外にKが高温で減少していることが分かった。また、備前焼が焼かれる登り窯内は、薪の燃焼により還元雰囲気であると予測された。そこで、試薬の炭酸カリウム50-60mgと備前粘土を大気中にて1230℃まで昇温した後、電気炉内に一酸化炭素:アルゴン=10:90(vol%)の混合ガスを導入して5h保持した。その後、1200または1100℃まで混合ガス中で冷却し、電気炉内を大気として2h保持した後(酸化処理)、室温まで冷却した。60mgの炭酸カリウムと備前粘土を1200℃で酸化処理した試料表面は茶褐色となり、50mgの炭酸カリウムと備前粘土を1200℃で酸化処理した試料表面は赤紫色に呈色することが分かった。電気炉による焼成で、茶系の再現に成功した。
得られた試料について、粉末X線回折および透過型電子顕微鏡観察を行った結果、登り窯で焼成された備前焼と同じく、茶褐色の試料表面には、スピネル構造化合物およびイプシロン酸化鉄(III)が生成し、赤紫色の試料表面にはヘマタイトが生成していることを確認した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
実験計画通り、おおむね順調に進展している。登り窯で焼成された際に現れる茶系の色彩は、燃料として用いられる薪の成分が作品表面に付着し現れると考えられてきた。しかし、薪の成分変化について検討した結果、薪に含まれるKと備前粘土が反応して呈色することを明らかにした。また、試薬および一酸化炭素を含む混合ガスを用い、電気炉焼成で茶系の再現に成功した。更に、試料表面の生成相を明らかにした。
以上のことから、2020年度の目的はおおむね達成できたと判断した。
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| 今後の研究の推進方策 |
2021年度は、茶褐色および赤紫色の試料表面に生成する酸化鉄(Ⅲ)の微構造について、電子顕微鏡観察により詳細に検討する。また、試料表面に生成する化合物の生成メカニズムを解明する。更に、得られた成果の工業材料への応用を検討する。
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