Realization of tough ceramics with photoplastic effect induced by defect engineering

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SDGsが提唱する低炭素化社会は熱機関の高温化で成し遂げられる。次々世代の耐熱材料は 高融点で耐酸化性が良いセラミックスでしか成し遂げられない。しかし、高温で高強度な 材料は室温で脆くて壊れやすいという欠点を持つ。申請者はこの欠点を克服した軽量セラ ミックス創製に挑戦したい。本研究は1970年代にセラミックスの光塑性効果として発見さ れていたが、50年来謎であるセラミックス中の転位の動き易さを阻害する要因の除去方法 を光照射でなく、意図的な二次元欠陥を調質するディフェクトエンジニアリングで達成し 、セラミックスの持つ延性ポテンシャルを最大化して、セラミックスは脆いという固定概 念を打ち破る挑戦を行うものである。特に、申請者が過去に行ったコーティング材の研究 を振り返り、柔らかい膜、摩耗してしまう膜として研究対象外にしたセラミックスコーテ ィングに塑性変形能を生じさせる微視的構造のカギが隠されていると考えて、新材料探索 効率を飛躍的に高めるコンビナトリアルスパッタ法で組成傾斜膜を成膜、ナノインデンテ ーションで硬度の組成依存性を調査、塑性変形しうる組成のTEM観察で塑性変形能を生じさ せる微視的構造のカギを検証する。本年度は特にCrを固溶させたAl2O3コーティング膜について調査した。