| 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 / 微構造 / 結晶 / 陶磁器 / 酸化鉄 |
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| 研究実績の概要 |
電気炉による焼成で再現することに成功した赤紫色と茶褐色の試料について、微構造を明らかにし、得られた伝統技術を工業材料開発に応用することを検討した。
電子顕微鏡観察の結果、茶褐色表面には、幅が約0.2 mm、長さが約0.3 mmのデンドライト状のイプシロン酸化鉄(ε-Fe2O3)粒子が生成した。ε-Fe2O3のa軸が粒子の長軸方向、b軸が短軸方向、c軸が試料表面に対して垂直であった。また、登り窯で焼成した備前焼表面に生成するε-Fe2O3粒子(幅約15 μm、長さ約30 μm)よりも10倍以上程度大きいことが分かった。更に、試料表面付近には、Mg-Al-Fe-O系のスピネル構造化合物、同じスピネル構造のγ-Fe2O3およびε-Fe2O3から成る、1辺が約2 μmの菱形のコンポジット粒子が生成した。電子回折の結果、これらの結晶には結晶学的な方位関係が存在することを明らかにした。一方、紫蘇色表面には、α-Fe2O3が生成し、この酸化鉄の厚さにより色調が変化することを明らかにした。
茶褐色部に生成するε-Fe2O3は、次世代の磁性材料および電波吸収材料として注目されている物質である。しかし、この酸化鉄はγ-Fe2O3が安定なα-Fe2O3に相変態する際に生成する準安定相であるため合成が容易でない。そこで、備前焼の技術を応用し、ε-Fe2O3の合成について検討した。
一般的なカリガラス組成に鉄分を加えた黒色ガラスを作製し、このカリガラスを茶褐色の再現実験で用いた10 vol%の一酸化炭素(CO)を含む混合ガス中にて、1230 ℃で5時間熱処理した後、混合ガス中で1200 ℃まで冷却し、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オレンジ色に変化し、試料表面にはε-Fe2O3が生成することを確認した。
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