カイラル磁気秩序を持つ新規磁性体の新機能探索

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本年度はジルコニアセラミックスの劣化メカニズムの解明を行った。ジルコニアセラミックスは高強度、高破壊靭性、高硬度、低い熱伝導性などの特性を有しているため精密機械部品、粉砕機用部材、光ファイバー接続部品などの様々な製品に利用されている。これらの魅力的な物性は酸化ジルコニウムに価数の異なるイオンを添加し、室温で正方晶構造を準安定化させることによって達成される。例えば、イットリアを安定化剤に用いたイットリア正方晶ジルコニアセラミックスでは、破壊に伴うクラックの進展部において準安定正方晶から単斜晶構造への体積膨張を伴う構造相転移が起こることでクラックの進展が抑制される。一方で、熱水中及び空気中で30℃から400℃の温度範囲で数時間のアニールにより材料が劣化すると知られている。従って、ジルコニアセラミックスの熱水耐性の向上は特性向上に関する重大な解決方策となる。近年、この劣化の際には表面においてOH-イオンもしくはO2-イオンが関与し正方晶構造から単斜晶構造への構造相転移が起き、試料にクラックが導入されるため劣化すると報告されている。本研究では、試料中のクラックと正方晶構造及び単斜晶構造の結晶粒内の微細構造の形成システムを理解することが、本問題を解決するための一端を担うことになるであろう。