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2022 年度 実施状況報告書

オペランド水素顕微鏡を用いた基礎物性評価と材料開発への応用

研究課題

研究課題/領域番号 22K04935
研究機関国立研究開発法人物質・材料研究機構

研究代表者

矢ヶ部 太郎  国立研究開発法人物質・材料研究機構, 先端材料解析研究拠点, 主幹研究員 (80354364)

研究分担者 村瀬 義治  国立研究開発法人物質・材料研究機構, 構造材料研究拠点, 主任研究員 (10354193)
板倉 明子  国立研究開発法人物質・材料研究機構, 先端材料解析研究拠点, グループリーダー (20343858)
宮内 直弥  国立研究開発法人物質・材料研究機構, 技術開発・共用部門, 主任エンジニア (70451416)
研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2025-03-31
キーワード水素顕微鏡 / 構造 / 透過 / 吸蔵 / 吸着
研究実績の概要

水素と合金系物質についての相互作用をオペランド水素顕微鏡を用いて明らかにし、吸蔵現象のミクロな構造との関係およびセンサー材料などへの展開を目指して研究を行っている。初年度においては主に合金系サンプルのマクロな状態を示差走査熱量計(DSC)およびX線回折法(XRD)による評価方法を用いて、組成の違いによる相図との関係の確認を行っている。オペランド水素顕微鏡における適切なグレインサイズを調べ、熱処理温度を変数として最適化を行っている。また、関連する水素センシング研究として、表面吸着を経た吸蔵現象を理論的に評価した研究について論文と解説書籍を執筆している。2段階の反応速度論モデルを元にしたものであるが、特定条件下で、特徴的な解析解が得られ、実験データの説明に非常に役に立つことが分かった。今回の研究テーマにおける、水素透過現象を理解する上で重要な結論である。今後、合金のドメイン構造を調べていくことで、複数の相を含む場合の、ミクロ構造と水素透過の関係を明らかにしていきたいと考えている。

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

オペランド水素顕微鏡において、水素透過膜および吸蔵材料におけるミクロな知見をしることが課題であり、そのためのサンプル作製およびマクロな計測を用いて基礎的構造評価を進めている。概ね計画通りに進んでおり、関連する水素吸着吸蔵に関する論文発表を行っており、順調である。

今後の研究の推進方策

現在、オペランド水素顕微鏡のポテンシャルを活かせるための、サンプル作製の条件だしを中心に研究を進めている。今後、オペランド水素顕微鏡以外にも様々な表面測定手段を用いて解析を進めていく予定である。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 3件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Hydrogen Sensing and Theoretical Understanding of Absorption Phenomena for Materials2023

    • 著者名/発表者名
      YAKABE Taro、IMAMURA Gaku、YOSHIKAWA Genki、MIYAUCHI Naoya、KITAJIMA Masahiro、ITAKURA Akiko N.
    • 雑誌名

      Vacuum and Surface Science

      巻: 66 ページ: 114~119

    • DOI

      10.1380/vss.66.114

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Evaluation of Surface Damage of Pd Using Cross-Sectional Electron Backscatter Diffraction Analysis2022

    • 著者名/発表者名
      Murase Yoshiharu、Miyauchi Naoya、Itakura Akiko、Katayama Hideki
    • 雑誌名

      Journal of the Japan Institute of Metals and Materials

      巻: 86 ページ: 217~223

    • DOI

      10.2320/jinstmet.j2022021

  • [学会発表] 水素センシングと吸着を経た吸蔵理論モデル2023

    • 著者名/発表者名
      矢ヶ部 太郎, 今村 岳, 吉川 元起, 宮内 直弥, 北島 正弘, 板倉 明子
    • 学会等名
      NIMS先端計測シンポジウム2023 物質・材料研究を加速させる先端計測研究
  • [学会発表] ステンレスを透過する水素の拡散モデル.2022

    • 著者名/発表者名
      板倉 明子, 村瀬 義治, 矢ヶ部 太郎, 艸分 倫子, 青柳 里果, 宮内 直弥
    • 学会等名
      第32回 日本MRS年次大会. 2022
  • [学会発表] オペランド水素顕微鏡の開発2022

    • 著者名/発表者名
      宮内 直弥, 村瀬 義治, 矢ヶ部 太郎, 髙木 祥示, 板倉 明子
    • 学会等名
      第32回日本MRS年次大会
  • [学会発表] Molecular Structure of Sputtered Neutral Species with Cluster Ion2022

    • 著者名/発表者名
      ONISHI, Keiko, NAGANO, Shoko, FUJITA, Daisuke, YAKABE, Taro, ITAKURA, Akiko
    • 学会等名
      14th International Symposium on Atomic Level Characterizations for New Materials and Devices '2
    • 国際学会
  • [学会発表] Diffusion model of Hydrogen Permeation in Two Coexisting Structure2022

    • 著者名/発表者名
      ITAKURA, Akiko, MURASE, Yoshiharu, YAKABE, Taro, KUSAWAKE, Tomoko, KITAJIMA, Masahiro, MIYAUCHI, Naoya, AOYAGI Satoka
    • 学会等名
      The 22nd International Vacuum Congress
    • 国際学会
  • [学会発表] 標準コンダクタンスエレメントを用いた電子衝撃脱離の定量化2022

    • 著者名/発表者名
      宮内 直弥, 矢ヶ部 太郎, 北島 正弘, 吉田肇, 板倉 明子
    • 学会等名
      原子衝突学会第47回年会
  • [学会発表] Visualization of Hydrogen Permeation Through Stainless Membrane Using Electron Stimulated Desorption2022

    • 著者名/発表者名
      ITAKURA Akiko, MURASE Yoshiharu, YAKABE Taro, KITAJIMA Masahiro, MIYAUCHI Naoya, AOYAGI Satoka
    • 学会等名
      Microscopy and Microanalysis (M&M 2022)
    • 国際学会
  • [学会発表] 水素透過の実時間可視化からみる水素拡散モデル2022

    • 著者名/発表者名
      板倉 明子, 宮内 直弥, 矢ヶ部 太郎, 青柳里果
    • 学会等名
      日本表面真空学会2022年度 関東支部講演大会
  • [図書] 脱炭素と環境浄化に向けた吸着剤・吸着技術の最新動向の一部の章2023

    • 著者名/発表者名
      矢ヶ部太郎(川本克也監修)
    • 総ページ数
      336
    • 出版者
      シーエムシー出版
    • ISBN
      978-4-7813-1725-0

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公開日: 2023-12-25  

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