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2012 年度 実績報告書

粒界ナノストイキオメトリーに基づく複合酸化物の組織制御と機能発現

研究課題

研究課題/領域番号 22560674
研究機関独立行政法人物質・材料研究機構

研究代表者

吉田 英弘  独立行政法人物質・材料研究機構, その他部局等, 研究員 (80313021)

研究期間 (年度) 2010-04-01 – 2013-03-31
キーワードセラミックス / 構造・機能材料 / 粒界特性 / 輸送現象 / ストイキオメトリー / 組織制御
研究概要

前年度に引き続き、粒界ナノストイキオメトリー制御型複合酸化物のモデル材料として、MgSi2O4およびMgAl2O4スピネル不定比化合物を作製した。構成金属イオンの比率を0mol%~4mol%で変化させ、温度1100℃~1800℃で焼結を行い、点欠陥反応・イオン価数制御を目的として、高温大気炉および真空炉を適宜使用した。サンプルの焼結緻密化挙動および粒成長挙動から、酸化物多結晶体の微構造発達過程に及ぼすストイキオメトリーの効果を検証した。また、これまでの研究によって明らかとなった、Y2O3母相系多結晶体におけるストイキオメトリーの焼結緻密化への効果についても調べ、電場/応力場印加時における焼結性・粒成長をはじめとする微構造形成過程への影響を調査した。その結果、粒界ナノ領域において、電場/応力場印加ならびに異種カチオン偏析に伴い、単結晶および通常の多結晶とは異なる電子状態が形成されており、それが焼結緻密化速度の向上と関係があることが判明した。またストイキオメトリー制御によってスピネルの蛍光特性に変化が認められた。特にTiドープMgAl2O4では、レアメタルを含まないにもかかわらず白色に近い蛍光を得ることが出来た。これらは粒界固有の点欠陥と共に、外場印加またはカチオン添加による点欠陥・原子間相互作用の生成・制御が酸化物の高温物質輸送現象ならびに各種物理特性に大きな影響を及ぼすことを意味しており、酸化物の組織制御および機能発現の上で重要な知見である。これらの結果は国内外の学会で(招待講演4件含む)発表したほか、欧文学術論文誌に掲載された。これらの成果から、粒界ナノストイキオメトリー制御に基づく複合酸化物の組織制御と機能発現に関して、新たな材料開発手法を提案する知見を得ることが出来た。

現在までの達成度 (区分)
理由

24年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

24年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (4件) (うち招待講演 4件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Superplastic Deformation of Transparent Hydroxyapatite2013

    • 著者名/発表者名
      Hidehiro Yoshida, Byung-Nam Kim, Hyoung-Won Son, Young-Hwan Han and Sukyoung Kim
    • 雑誌名

      Scripta Materilaia

      巻: 69

    • DOI

      10.1016/j.scriptamat.2013.02.044

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 機能元素によるイットリアセラミックスの焼結性向上2012

    • 著者名/発表者名
      吉田英弘, 曽我公平, 山本剛久
    • 雑誌名

      セラミックス

      巻: Vol. 47 ページ: 510-514

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 酸化物多結晶体における高温物質輸送現象の制御と粒界構造2012

    • 著者名/発表者名
      吉田英弘
    • 雑誌名

      まてりあ

      巻: Vol. 52 ページ: 552-560

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Non-rare earth white emission phosphor: Ti-doped MgAl2O42012

    • 著者名/発表者名
      J.H. Lim, B.N. Kim, Y. Kim, S. Kang, R.J. Xie, I.S. Chong, K. Morita, H. Yoshida and K. Hiraga
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: Vol. 102

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Low-Temperature Superplasticity in Nanocrystalline Tetragonal Zirconia Polycrystal (TZP)2012

    • 著者名/発表者名
      Hidehiro Yoshida, Koji Matsui and Yuichi Ikuhara
    • 雑誌名

      Journal of the American Ceramics Society

      巻: 95 ページ: 1701-1708

    • DOI

      10.1111/j.1551-2916.2012.05150.x

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Doping Effect on Sinterability of Polycrystalline Yttria: from the Viewpoint of Cation Diffusivity2012

    • 著者名/発表者名
      Hidehiro Yoshida, Masayasu Kodo, Kohei Soga, and Takahisa Yamamoto
    • 雑誌名

      Journal of European Ceramics Society

      巻: 32 ページ: 3103-3114

    • DOI

      10.1016/j.jeurceramsoc.2012.04.010

    • 査読あり
  • [雑誌論文] ジルコニアセラミックスにおける微細組織形成過程とその制御2012

    • 著者名/発表者名
      吉田英弘, 松井光二, 幾原雄一
    • 雑誌名

      マテリアルインテグレーション,

      巻: 25 ページ: 64-70

  • [学会発表] Diffusion coefficient and its influence on sinterability in cation-doped yttria2012

    • 著者名/発表者名
      Hidehiro Yoshida, Kohei Soga and Takahisa Yamamoto
    • 学会等名
      The 5th International Symposium on Designing, Processing and Properties of Advanced Engineering Materials (ISAEM-2012)
    • 発表場所
      Toyohashi
    • 年月日
      20121105-20121108
    • 招待講演
  • [学会発表] 酸化物セラミックス多結晶体における粒界構造と機能/組織制御2012

    • 著者名/発表者名
      吉田英弘
    • 学会等名
      国際サステナブル科学リーダー育成システム 第9回 広大サステナブル科学セミナー
    • 発表場所
      広島大学
    • 年月日
      20120914-20120914
    • 招待講演
  • [学会発表] Grain Boundary Nanostructure Control for the Improvement of High Temperature Ductility in Oxide Ceramics2012

    • 著者名/発表者名
      Hidehiro Yoshida
    • 学会等名
      International Conference on Strength of Materials (ICSMA 16)
    • 発表場所
      Bangalore
    • 年月日
      20120819-20120824
    • 招待講演
  • [学会発表] 高圧・高温プロセスによるナノ機能元素添加物質の創製2012

    • 著者名/発表者名
      吉田英弘
    • 学会等名
      機能元素のナノ材料科学最終成果報告会
    • 発表場所
      東京大学武田先端知ビル
    • 年月日
      20120608-20120608
    • 招待講演
  • [備考] 吉田英弘NIMS

    • URL

      http://samurai.nims.go.jp/YOSHIDA_Hidehiro-j.html

  • [備考] YOSHIDA, Hidehiro NIMS

    • URL

      http://samurai.nims.go.jp/YOSHIDA_Hidehiro-e.html

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公開日: 2014-07-24  

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