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2014 年度 実績報告書

SCS法によるSiAlONナノ粒子の省エネ製造

研究課題

研究課題/領域番号 24360313
研究機関北海道大学

研究代表者

秋山 友宏  北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (50175808)

研究分担者 沖中 憲之  北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (20250483)
研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
キーワードサイアロン / 蛍光体 / 省エネプロセス
研究実績の概要

最近、Euドープのαおよびβサイアロン蛍光体が報告され注目を浴びている。サイアロンとはSi-Al-O-N四成分系工業用セラミックスの総称である。そこでは通常、出発原料として高純度Si3N4やAlNを用い、固相焼結法(SSR法)やガス還元窒化法により製造がなされている。ただし、高純度Si3N4やAlNは極めて効果であるために、サイアロンはこれまで「夢のセラミックス」と呼ばれ、実用化が遅れていた。これらの方法では多くのエネルギーが投入され、長時間にわたり試料を高温下で保持するため、エネルギーおよび時間が多消費され、結果として高価な製造価格(㎏単価1万円程度)となることが問題となっている。そこで本研究では紛体間の自己発熱を有効活用する燃焼合成法の活用を思い立ち、安価な原料粉末Si、Al、SiO2を用い窒素雰囲気下で加熱したところ直接SiAlONを合成することに成功した。推定される製造価格は4000円以下が容易に可能となる。さらに、反応温度を最適化し粉砕工程を緩和できる塩補助燃焼合成法(北大特許)の導入によりEuドープのαおよびβサイアロンの合成を試みた。この方法では塩を混合することによりその潜熱を利用して高くなりすぎる反応温度をマイルドに低下させるとともに、NaClのガス化することにより製品サイアロンのナノ粒子化を可能にしている。サイアロンは極めて固く粉砕が容易ではないことから、長時間及ぶ粉砕工程を簡略化できる画期的なプロセスと言える。今年度はこの塩補助燃焼合成法により単相βサイアロン;Eu2+緑色蛍光体、およびCa-α-サイアロン;Eu2+黄色蛍光体の合成に成功した。特に合成したαおよびβサイアロン蛍光体は高温安定性に優れることを確認した。これはEuが閉じ込められた籠状構造が高温においても強度を有するためと推察される。

現在までの達成度 (段落)

26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

26年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額が生じた理由

26年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額の使用計画

26年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2014

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (1件)

  • [雑誌論文] Fabrication of mixed α/β-SiAlON powders via salt-assisted combustion synthesis2014

    • 著者名/発表者名
      J. Niu, K. Harada, S. Suzuki, I. Nakatsugawa, N. Okinaka, T. Akiyama,
    • 雑誌名

      Journal of Alloys and Compounds

      巻: 604 ページ: 260-265

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Thermodynamics Analysis on Combustion Synthesis of β-SiAlON.2014

    • 著者名/発表者名
      X. Yi, J. Niu, T. Akiyama,
    • 雑誌名

      Materials Science Forum

      巻: 787 ページ: 383-386

  • [学会発表] 3Dボールミルを使ったβ-SiAlONの燃焼合成2014

    • 著者名/発表者名
      鈴木翔太、秋山友宏
    • 学会等名
      一般社団法人日本鉄鋼協会 第168回秋季講演大会 ポスター発表
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 年月日
      2014-09-24 – 2014-09-26

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公開日: 2016-06-01  

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