2020 Fiscal Year Annual Research Report
Interaction between ferroelastic domain wall movement and oxygen-ion migration in mixed conducting oxides
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17H03407
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| Research Institution | Saitama University |
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Principal Investigator |
荒木 稚子 埼玉大学, 理工学研究科, 教授 (40359691)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐藤 一永 東北大学, 工学研究科, 准教授 (50422077)
荒居 善雄 埼玉大学, 理工学研究科, 教授 (70175959)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 強弾性 / イオン伝導 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，イオニクスデバイスに使用されるイオン伝導性およびイオン・電子混合伝導性ペロブスカイト型酸化物について，その力学的挙動（特に強弾性をはじめとした擬弾性挙動）とイオン挙動（特に欠損・拡散）の詳細，さらにそれらの相関を明らかにすることを目的とした．以下に，得られた成果を示す．まず強弾性ミクロ評価方法について検討を行った．有限要素解析の結果より，ナノインデンテーションにより挙動予測が可能であることを明らかにし，評価方法を提案した．一方実験より，現状装置の変位分解能では精確な評価が難しいことを示した上で，評価に必要な条件を示した．試料の準備条件（温度・応力・分圧等）によって，強弾性ドメイン構造・挙動を制御することに成功した．強弾性とともに強磁性特性が変化することや酸素欠損を不均一に導入することにより試料が自発的に破壊することを示した．分子動力学解析により，ペロブスカイトの酸素八面体の不規則配列が，力学的挙動に影響を与えることを示した．電子ブロック電極・クーロン滴定法を用い，高温・応力下において酸素欠損量の変化を測定する手法を確立し，相関を示す式を提案した．同様の試験片を用い，直流分極法によるイオン伝導評価を試みたが，本手法での評価は難しいことを明らかにした上で緩和法の可能性を示した．一方，応力負荷により界面イオン伝導が格段に向上することを明らかにした．さらにリチウムイオン伝導性を有するペロブスカイト型酸化物のドメイン構造と擬弾性挙動を確認し，両者の相関を明らかにした．熱機械特性とイオン拡散挙動に密接な相関があることも明らかにした．分子動力学解析を用いて，リチウムイオンの構造秩序と拡散挙動の関係を示した．さらにドメイン構造を有するイオン伝導性酸化物モデルの作成に成功し，力学的異方性や拡散挙動におよぼすドメイン壁の影響を明らかにした．
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| Research Progress Status |
令和2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 |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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