粒界電子構造に基づいた新しい耐熱セラミックス材料の創製

去年度の研究で確立した製造プロセスにより、各種微量ドーパント添加Al_2O_3多結晶体を作製し、その緻密化過程を高温その場観察実験によって調べた。一方、粒界での物質移動や原子構造・界面エネルギー等を調べるため、高純度Al_2O_3粒界およびドーパントを含む粒界形状をAFMにより詳細に調べると共に、粒界微細構造とナノ領域の化学組成とを高分解能電子顕微鏡を用いて測定した。これらの基礎データを第一原理計算による計算結果と比較検討することにより、セラミックス材料の耐熱性は、粒界近傍でのイオン性・共有結合性と密接に関係することを明らかにした。最終的には、本研究で目標としていた粒界電子構造に基づく耐熱セラミックスの創製について、その根本原理を提案するに至った。この成果についてはActa Materialia学術誌等に発表し、またその概要について機能材料誌に解説したので参照されたい。なお、今年度得られた成果については、日本金属学会ならびに国際会議The 2nd International Symposium on Advanced Ceramics(先進セラミックスに関する第二回国際シンポジウム)及びFirst Kyoto Workshop on Computational Materials Science(計算材料学に関する第一回国際ワークショップ)において発表した。さらに平成15年8月に開催の国際会議13th International Conference on the Strength of Materials(第十三回材料強度国際会議)、平成15年10月には4th Conference on Creep, Fatigue and Creep-Fatigue Interaction(第四回クリープ及びクリープ破壊に関する国際会議)において招待講演者として発表する予定である。

去年度の研究で確立した製造プロセスにより、各種微量ドーパント添加Al_2O_3多結晶体を作製し、その緻密化過程を高温その場観察実験によって調べた。一方、粒界での物質移動や原子構造・界面エネルギー等を調べるため、高純度Al_2O_3粒界およびドーパントを含む粒界形状をAFMにより詳細に調べると共に、粒界微細構造とナノ領域の化学組成とを高分解能電子顕微鏡を用いて測定した。これらの基礎データを第一原理計算による計算結果と比較検討することにより、セラミックス材料の耐熱性は、粒界近傍でのイオン性・共有結合性と密接に関係することを明らかにした。最終的には、本研究で目標としていた粒界電子構造に基づく耐熱セラミックスの創製について、その根本原理を提案するに至った。この成果についてはActa Materialia学術誌等に発表し、またその概要について機能材料誌に解説したので参照されたい。なお、今年度得られた成果については、日本金属学会ならびに国際会議The 2nd International Symposium on Advanced Ceramics(先進セラミックスに関する第二回国際シンポジウム)及びFirst Kyoto Workshop on Computational Materials Science(計算材料学に関する第一回国際ワークショップ)において発表した。さらに平成15年8月に開催の国際会議13th International Conference on the Strength of Materials(第十三回材料強度国際会議)、平成15年10月には4th Conference on Creep, Fatigue and Creep-Fatigue Interaction(第四回クリープ及びクリープ破壊に関する国際会議)において招待講演者として発表する予定である。