ベルヌーイ法による高融点プロトン導電性単結晶作製装置の開発

点击翻译按钮获取中文摘要

研究目的:溶融金属中の水素は鋳造時に金属製品に悪影響を与えることが報告されている.溶融金属中の水素を測定するには,ガスセンサーを溶融金属中に入れる必要があり,熱的,力学的,化学的,電気的に安定していることが不可欠である.このため半導体型ガスセンサー,高分子型ガスセンサーでは使用することはできない.ある種の固体電解質型ガスセンサーは高温(約1000度)で水素(プロトン)を透過させる性質をもち,水素が固体電解質中を透過する際にイオンの状態になるので,この電流を測定することで水素の濃度を知ることができる.アルミナは溶融金属中の固体電解質型水素ガスセンサーの材料として有望であるので,その材料の開発を目的とする.研究方法:アルミナの固体電解質型水素ガスセンサーの材料の開発にはベルヌーイ法の単結晶育成装置を用いた.物質の特性を正確に測ろうとする場合,単結晶の方が多結晶に比べて有利であるという理由だからである.ベルヌーイ法とは原料粉末を酸水素炎で溶かして単結晶を成長させる方法で火炎溶融法と呼ばれる.原料粉末には高純度アルミナとドープ材料として有望と思われるSrとMgを使用した.研究成果:ベルヌーイ法の単結晶育成装置で作られた単結晶の試料を赤外吸収分析したらO-H伸縮振動の赤外吸収スペクトルがあり水素の存在が確認された.また作製した単結晶がプロトン導電性かどうかを判断するために電気電導度の測定をした.軽水と重水の2つを使って電気電導度の測定をし,その差があればプロトン導電性と判断できる.(単結晶中のプロトンが移動するかどうかの確認)電気電導度の測定した結果,ドープ材料のSrとMgを使用して作製したアルミナ単結晶はいずれもプロトン導電性があることが確認された.