Elucidation of grain-alignment mechanism of ceramics polycrystals by reactive diffusion technique

通过反应扩散技术阐明陶瓷多晶的晶粒排列机制

• 批准号: 23656399
• 负责人: FUKUDA Koichiro
• 金额: $ 2.5万
• 依托单位: Nagoya Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011 至 2012
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-23656399/
• 关键词: 結晶配向; 組織制御; 反応拡散; イオン伝導体; アパタイト; 結晶配向セラミックス; 酸化物イオン伝導; 固体酸化物型燃料電池

We have prepared the highly c-axis-oriented polycrystalline material of apatite-type La9.50Si6026.25 by isothermal heating of the sandwich-type La2SiO5/La2Si2O7/La2SiO5 diffusion couple at 1873 K for 50 h. The resulting polycrystal was characterized using optical microscopy, X-ray diffractometry and impedance spectroscopy. The annealed couple was mechanically processed, and the thin-plate electrolyte consisting of the textured polycrystal was obtained. The oxide-ion conductivity along the c-axis steadily increased from 2.0 X 10-2 S/cm to 7.9 X 10-2 S/cm with increasing temperature from 723 to 1073 K. The conductivity of this material was, at 723 - 973 K, ca. 2.5 times higher than that of the c-axis-oriented apatite polycrystal of La9.33Si6O26. These two materials have the identical activation energy of conduction (0.35 eV), and hence the conduction mechanism must be the same. Both crystal structures of La9.50Si6O26.25 and La9.33Si6O26 at ambient temperature (space group P63/m) showed the appreciable positional disordering of 0 atoms (12i site) that are bonded to Si atoms, together with the anharmonic displacements of La atoms (4f and 6h sites). The former structure is further characterized by the positional disordering of channel oxide ions (2a and 4e sites) as well as the presence of interstitial oxide ions (6h site), which would contribute to the higher conductivity along the c-axis.

通过对La_2SiO_5/La_2Si_2O_7/La_2SiO_5扩散偶在1873 K等温加热50 h，制备了具有高度c轴取向的磷灰石型La_（9.50）Si_（6026.25）多晶材料。使用光学显微镜，X-射线衍射和阻抗谱，其特征在于所得到的多晶。对退火后的电偶进行机械加工，得到由织构多晶组成的薄板电解质。在723 ~ 1073 K温度范围内，氧离子电导率沿着c轴由2.0 × 10 ~（-2）S/cm增加到7.9 × 10 ~（-2）S/cm。该材料的电导率在723 - 973 K时约为1.25。2.5比c轴取向的磷灰石多晶La9.33Si6O26的高10倍。这两种材料具有相同的导电激活能（0.35 eV），因此导电机制必须相同。La9.50Si6O26.25和La9.33Si6O26在室温下的晶体结构（空间群P63/m）都显示出与Si原子键合的O原子（12 i位）的明显位置无序，以及La原子（4f和6 h位）的非谐位移。前一种结构的特征还在于沟道氧化物离子（2a和4 e位点）的位置无序以及间隙氧化物离子（6 h位点）的存在，这将有助于沿着c轴的更高电导率。

项目成果

アパタイト型ケイ酸ランタンおよびシリコゲルマン酸ランタンのc軸高配向多結晶体の作製と酸化物イオン伝導

c轴高取向磷灰石型硅酸镧和硅锗酸镧多晶的制备及氧离子传导

• 发表时间: 2012
• 作者: K. Fukuda;T. Asaka;N. Ishizawa;H. Mino;D. Urushihara;A. Berghout;E. Bechade;O. Masson;I. Julien;and P. Thomas;福田 功一郎;漆原 大典;岡部 桃子;蓑弘樹;福田功一郎
• 通讯作者: 福田功一郎

反応拡散法によって作製したc軸配向アパタイト型ケイ酸ランタン多結晶体の微構造評価

反应扩散法制备c轴取向磷灰石型硅酸镧多晶的微观结构评价

• 发表时间: 2013
• 作者: K. Fukuda;T. Asaka;N. Ishizawa;H. Mino;D. Urushihara;A. Berghout;E. Bechade;O. Masson;I. Julien;and P. Thomas;福田 功一郎;漆原 大典;岡部 桃子
• 通讯作者: 岡部 桃子

アパタイト型ケイ酸ランタンにおける酸化物イオン伝導の異方性

磷灰石型硅酸镧中氧化物离子传导的各向异性

• 发表时间: 2012
• 作者: K. Fukuda;T. Asaka;N. Ishizawa;H. Mino;D. Urushihara;A. Berghout;E. Bechade;O. Masson;I. Julien;and P. Thomas;福田 功一郎;漆原 大典;岡部 桃子;蓑弘樹;福田功一郎;内田智裕;福田功一郎
• 通讯作者: 福田功一郎

A novel and facile method for fabricating highly textured ceramics - Application to synthesis of c-axis-oriented apatite-type lanthanum silicate polycrystal -

一种新颖简便的高织构陶瓷制备方法-在c轴取向磷灰石型硅酸镧多晶合成中的应用-

• 发表时间: 2012
• 作者: K. Fukuda;T. Asaka;N. Ishizawa;H. Mino;D. Urushihara;A. Berghout;E. Bechade;O. Masson;I. Julien;and P. Thomas;福田 功一郎;漆原 大典;岡部 桃子;蓑弘樹;福田功一郎;内田智裕;福田功一郎;T. Suzuki
• 通讯作者: T. Suzuki

パタイト型シリコケルマン酸ランタン多結晶体及ひその製造方法、並ひに酸化物イオン伝導体、固体電解質

磷灰石型硅锰酸镧多晶及其制造方法、氧化物离子导体、固体电解质

• 发表时间: 2012