2009 Fiscal Year Annual Research Report
機能元素修飾による高機能ハイブリッドセラミックスの開発
| Project Area | Nano Materials Science for Atomic Scale Modification |
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19053009
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| Research Institution | Japan Fine Ceramics Center |
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Principal Investigator |
北岡 諭 Japan Fine Ceramics Center, 材料技術研究所, 主席研究員 (80416198)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
和田 匡史 財団法人ファインセラミックスセンター, 材料技術研究所, 副主任研究員 (30426506)
松平 恒昭 財団法人ファインセラミックスセンター, 材料技術研究所, 主席研究員 (10466287)
佐々木 優吉 財団法人ファインセラミックスセンター, ナノ構造研究所, 主席研究員 (40426507)
森分 博紀 財団法人ファインセラミックスセンター, ナノ構造研究所, 主任研究員 (40450853)
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| Keywords | 被膜 / アルミナ / 拡散 / 粒界 / ゼオライト / 粒子線照射 / 透過電子顕微鏡 / Agクラスター |
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| Research Abstract |
1. 超高温耐環境性被膜の開発 ガスタービン等内燃機関のさらなる高温燃焼化の要求に伴い、超高温燃焼環境下で作動する耐熱性部材を腐食から保護する被膜の開発が切望されている。この被膜は耐熱性に優れる非酸化物系基板上に被覆されるため、使用環境下において急峻な酸素ポテンシャル勾配下に曝される。H21年度は、高温酸素ポテンシャル勾配下におけるアルミナウェハ中の物質移動に及ぼす粒界構造の影響や、粒界偏析元素の配置効果について評価解析した。その結果、双晶粒界におけるAlの粒界拡散係数は粒界のダングリングボンド密度と良い相関があることがわかった。また、酸素の粒界拡散が支配する酸素ポテンシャル勾配下においては、希土類イオンを多結晶アルミナウェハの結晶粒界に均一分散させた場合や、低酸素分圧側表面に濃化させた場合には酸素遮蔽性が向上するが、その反対に、高酸素分圧側表面に濃化させた場合には酸素遮蔽性が大きく低下するという興味ある現象を発見した。
2. 高配向ナノ細孔材料の合成およびナノ材料加工技術の開発 ゼオライトは結晶構造に由来する微細な規則細孔を有しており、触媒や吸着剤としても有用な材料である。このゼオライト結晶を三次元レベルで高配向させ、かつ、この微細組織をナノレベルで加工することができれば、新規量子効果や複合触媒効果等、全く新しい機能を有する材料の創製が期待される。H21年度は、Agイオン交換したゼオライト膜に対して、Auイオンを用いて照射密度1×10^<11>ions/cm^2、照射エネルギー200MeVの高エネルギーイオン照射を施した結果、照射イオンの飛程に沿って直径10nm程度の球状または楕円球状のAgクラスターが形成・規則配列することを確認した。また、形成されるAgクラスターのサイズは、ゼオライト種や照射イオン種に依存した。以上より、これらの条件を適正化することで、三次元規則配列したAgクラスターの作製とクラスターサイズの制御が可能であることがわかった。
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