| 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]
牧 涼介 岡山理科大学, 工学部, 助教 (30881693)
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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 / イプシロン酸化鉄 / アルファ酸化鉄 / スピネル |
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| 研究実績の概要 |
昨年度再現に成功した茶褐色の焼成体の微構造について検討した。試料表面には、デンドライト状のイプシロン酸化鉄およびMg-Al-Fe-O系スピネル構造化合物が生成していることが分かった。また、試料表面付近に生成したスピネル構造化合物(以後スピネルと略)は、Mg-Al-Fe-O系スピネル、ガンマ酸化鉄(III)およびAl置換イプシロン酸化鉄(以後イプシロン酸化鉄と略)の3相から成るコンポジット粒子であり、これらには結晶学的方位関係が存在することを明らかにした。
備前焼表面に現れる金属光沢、茶褐色および赤紫色は、薪から供給されるカリウムと鉄分を多く含む粘土(備前粘土)が反応して現れることが分かった。40-60mgの炭酸カリウムと備前粘土を、一酸化炭素を含む混合ガス中で熱処理した後、種々の温度まで冷却後、電気炉内を大気としてアニール処理を行った結果、アニール温度によって微構造および色調が変化することが分かった。
茶褐色の備前焼は、薪から供給されるカリウムと備前粘土が反応して生成するガラス表面にイプシロン酸化鉄およびスピネルが生成し現れる。そこで、茶褐色の備前焼の研究結果を基に、鉄分を含むガラスからイプシロン酸化鉄の合成について検討した。一般的なカリガラス(カリウムを多く含むガラス)の組成に、鉄分を30wt%加えた黒色のガラスを作製し、これを備前焼と同じく1230℃まで昇温した後、電気炉内に一酸化炭素を含む混合ガスを導入して還元処理した後、1200℃まで混合ガス中で冷却し、電気炉内を大気として室温まで冷却した。その結果、ガラス表面は黒色から明るい茶色に変化し、ガラス表面にカエデ状のイプシロン酸化鉄を合成することに成功した。カエデ状のイプシロン酸化鉄の粒子形態と結晶方位について明らかにした。
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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
実験計画通り順調に進展している。登り窯で焼成された際に現れる茶褐色と同じ茶褐色の焼成体の作製に再現に成功し、微構造を明らかにした。また、アニール温度により生成相や微構造が変化し、試料表面の色調が変化することを明らかにした。更に、得られた結果を基に、一般的なガラスを用いた、イプシロン酸化鉄の新たな合成法を見出した。
以上のことから、2021年度の目的は達成できたと判断した。
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| 今後の研究の推進方策 |
2022年度は、鉄分を含むガラスを用いて、アニール温度や雰囲気など熱処理条件と色調の関連について詳細に検討し、ガラスや陶磁器の彩色などへの応用を検討する。
2021年度の研究にて、Mg-Al-Fe-O系スピネル構造化合物とイプシロン酸化鉄(III)には結晶学的方位関係が存在することが分かった。そこで、スピネル構造化合物とイプシロン酸化鉄から成るコンポジット粒子の合成について検討する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
昨年末、Journal of the Ceramic Society of Japanに投稿した論文が2021年1月13日に受理となり、投稿料の77,000円を確保していたが、論文を発行している日本セラミックス協会からの請求が4月以降であったため、繰り越しとなった。4月に入り請求があり、投稿料を支払った。
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