2014 Fiscal Year Annual Research Report
高温イオニクス材料の機械的安定性に対する格子欠陥の影響の解明
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13J07156
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
木村 勇太 東北大学, 環境科学研究科, 特別研究員(DC2)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 酸素欠陥 / 強弾性ドメイン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
[目的と研究実施計画]
本研究の目的は、格子欠陥が、高温イオニクス材料の機械的特性・破壊特性に与える影響を明らかにし、材料が実際にデバイスに応用された際に生じうる機械的劣化機構を明らかにすることである。その目的に基づき、当該年度では主に、格子欠陥が高温イオニクス材料の機械的特性、破壊特性に影響を与えるメカニズムを明らかにする予定であった。また、当初の研究実施計画に加え、格子欠陥が材料に導入された際の機械的特性の変化を、昨年に引き続き評価した。
[研究成果・重要性]
共振法により、格子間酸素を有するLa2NiO4(LN214)の弾性率、内部摩擦を測定した。その結果、LN214の弾性率、内部摩擦は格子間酸素濃度に依存しないことが明らかになった。これは、格子間濃度の変化が、LN214の結晶のa軸方向には収縮、c軸方向には膨張を引き起こすため、結果として弾性率の変化がキャンセルされることが原因と考えられた。また、これまでの結果から、LSCFの弾性率の温度依存性は、中温域で急激な減少がみられることがわかっていた。当該年度では、LSCFの弾性率が中温域で急激に減少するメカニズムを明らかにするために、動的機械分析を行った。その結果、LSCFの弾性率や内部摩擦は、温度だけでなく周波数にも依存することが明らかになり、熱活性化過程であるドメインの再配向が原因であることが示唆された。この成果は、The 225th ECS Meetingにおいて発表した。また、格子欠陥濃度の変化やドメインの再配向が、高温イオニクスデバイスの応力分布に与える影響を有限要素法などを用いて検討した。その結果、ドメインの再配向が高温イオニクスデバイスの応力分布に大きな影響を与えることが明らかになった。
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| Research Progress Status |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(4 results)
