SAMURAI - NIMS Researchers Database

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Research

Keywords

固体物性、高圧合成、薄膜合成

PublicationsNIMS affiliated publications since 2004.

Research papers
Misc

Society memberships

日本高圧力学会, 日本セラミックス協会

Research Center for Materials Nanoarchitectonics (MANA)
Title

超高圧環境を利用した機能性材料開拓

Keywords

高圧合成,パルス通電焼結,機能性材料 

Overview

身近にある炭素でも、圧力を加えると黒鉛からダイヤモンドへと、その形態・物性を大きく変化させることができる。つまり、圧力という独立変数を導入し、対象物質がもつ物性の全体像を、より広い条件範囲で研究することで、未知の構造・物性が見出される可能性がある。その物性評価で必要となる高品位焼結体作製にパルス通電焼結法を組み合わせ、高圧環境を利用し、探索、開拓、展開することで、環境・資源問題を解決に繋がる、ブレークスルーの発端となり得る画期的な新材料や機能発現のキーとなる細工方法を見出す。

Novelty and originality

高圧力場を利用した物質の構造制御
圧力-温度-組成をパラメータとした新物質探索
高圧力下パルス通電焼結の開発
高圧物質科学の進展と物質設計への応用

Details

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ベルト型高圧装置にパルス直流電源を組み合わせることで、超高圧力下でパルス通電焼結可能な装置を立ち上げた。YSZに当該装置を適用することで、常圧焼結より低い焼結温度で、透光性の焼結体が得られた。間接加熱である高圧焼結と比較し、若干、透光性が改善されていた。また当該装置を用いた従来通りの物質合成も可能であった。ダイヤモンド中の窒素の広範囲な濃度制御を行い、金属溶媒中の窒素除去剤の添加量を制御することで、所望の量の窒素を含有したダイヤモンド単結晶合成に成功した。その他、圧力を探索パラメータに加えることで、新規物質を幾つか発見し、中にはYSZと同等以上の電気伝導度を示す物質を見出した。

Summary

パルス直流電源を組み合わせ、高圧プロセスの更なる高度化を進め、高品位焼結体作製、単結晶合成、物質探索に有用なことを実証した。今後、超高圧力下パルス通電焼結法の明確な優位性を明らかにするとともに、当該手法により増えた合成パラメータを理解するために、機械学習への展開を検討したい。

この機能は所内限定です。
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