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2023 年度 研究成果報告書

高位置分解水素モニタリングによる鉄鋼材料への水素侵入機構の解明

研究課題

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研究課題/領域番号 21H01665
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分26050:材料加工および組織制御関連
研究機関東北大学

研究代表者

菅原 優  東北大学, 工学研究科, 准教授 (40599057)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
キーワード水素侵入 / 水素マッピング / 高強度鋼 / 大気腐食 / エレクトロクロミック薄膜 / 水素脆化
研究成果の概要

従来使用していたWO3薄膜よりも、Mn・Ru・Tiの酸化物薄膜の水素応答性が高いことを見出し、電気化学的水素透過法と同等の水素応答性を有する、金属材料へ侵入した水素のリアルタイムマッピングシステムを開発した。特に、MnO2薄膜を使用した際の水素応答性や視認性が最も高く、TiO2薄膜を用いることで可逆性が高くなることを明らかにした。本水素可視化法を利用して、高強度鋼の腐食に伴い鋼中へ侵入した水素の分布の経時変化を捉えることに成功した。

自由記述の分野

材料電気化学、腐食防食学

研究成果の学術的意義や社会的意義

水素ステーションには、水素脆化による材料の破壊が起こる前に鋼材への水素の侵入を把握することができるリアルタイムモニタリング技術が不可欠であり、安全な水素ステーションの普及を通じて水素社会の実現に貢献する。また、腐食によって高強度鋼へ侵入する水素量や、優先水素侵入サイトを今後明らかにしていくことで、耐水素脆性を有する高強度鋼の開発や、高強度鋼の適用可能条件を正しく把握することができる。高強度鋼の使用の拡大は、例として自動車の燃費向上につながるため、自動車の環境負荷の低減に貢献する。

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公開日: 2025-01-30  

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