Research Projects -
-
非平衡電磁波焼結による酸化物全固体電池の精密界面制御
Grant number：24K01162 2024.04 - 2027.03
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(B)
寺西 貴志, 近藤 真矢, 岸本 昭
Grant amount：\18460000 （ Direct expense: \14200000 、 Indirect expense：\4260000 ）
-
Creation of rapid start-up and high-efficiency high-temperature electrochemical device using millimeter-wave irradiation
Grant number：21H01623 2021.04 - 2025.03
Japan Society for the Promotion of Science Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
岸本 昭
Grant amount：\17160000 （ Direct expense: \13200000 、 Indirect expense：\3960000 ）
-
Grant number：16H04497 2016.04 - 2019.03
Japan Society for the Promotion of Science Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (B) Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Kishimoto Akira
Grant amount：\18070000 （ Direct expense: \13900000 、 Indirect expense：\4170000 ）
The degree of enhancement of interdiffusion in the ceria-zirconia system increased as the Ce ion concentration increased, and showed a larger value under millimeter wave irradiation at any concentration. It is considered that this is because ceria absorbs millimeter waves more than zirconia, and thus the the driving force of diffusion depends on Ce ion concentration. Both the electric furnace and millimeter wave diffusion improved the Vickers hardness of the titania through the mutual diffusion contacted with tin oxide, but the flexural strength improved only by the millimeter wave diffusion annealing. It was possible to perform low temperature sintering by millimeter wave heating to ceria and zirconia with small substitution amount, which suggested cation migration promotion. It was also possible to suppress grain growth and bending deformation, suggesting related cation migration suppression
-
Grant number：25289229 2013.04 - 2016.03
Japan Society for the Promotion of Science Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (B) Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Kishimoto Akira, HAYASHI Hidetaka, TERANISHI Takashi
Grant amount：\18720000 （ Direct expense: \14400000 、 Indirect expense：\4320000 ）
Aiming for an application to the high temperature pressure sensor, semiconductive ceramics foam incorporated with a narrow slit has been fabricated by the superplastically foaming method. We investigated the pressure dependence of resistance on the zinc oxide based foaming body, by changing the fabrication process and composition. The resistance of the sample decreased with an increase in pressure both at room and high temperatures. The performance of this type of sensor has been improved by doping ambivalent atoms (Ag and Li) into the matrix.
-
高信頼性耐火物への制御した気孔導入が可能な超塑性発泡法の開発
2012.04 - 2013.03
キャノン財団 産業基盤の創成
-
窒化物セラミックスへのミリ波照射による拡散促進と迅速焼結
Grant number：21017005 2009 - 2010
日本学術振興会 科学研究費助成事業 特定領域研究
岸本 昭, 林 秀考, 和久 公則
Grant amount：\9800000 （ Direct expense: \9800000 ）
ミリ波焼結を用いAlNを中心とした窒化物を焼結することのメリットは、選択加熱によるエネルギー効率の向上と非熱効果による等温下での焼結の促進であり、後者も最終的には生産性の向上をもたらす。既に報告者は、24GHzジャイロトロン管を用いたミリ波焼結により、これまでAlNで報告されている内でもっとも低い1700℃で相対密度97%以上の緻密化に成功していた。本研究の第一の目的は、ミリ波焼結とHIP焼結を組み合わせて、トータルの処理時間を短縮してこれまでと同等の高い熱伝導率の試料を得ることにある。複合焼結法では、温度、時間、雰囲気の全ての点での優位性が示された。また、一次焼結を同一条件の常圧焼結したものと比較すると、ミリ波一次焼結試料の熱伝導率は50%以上高いことがわかり、ミリ波による一次焼結が有効であることがわかった。ミリ波一次焼結1600℃の試料の添加物依存性に着目すると、密度は添加量に従って増加するが、熱伝導率は逆になっていることが興味深い。複合焼結では添加物の最適値が従来焼結、単独焼結とは異なる可能性が示された。また、ミリ波照射が拡散におよぼす影響を調べるため、イットリア安定化ジルコニアを用いミリ波照射により昇温したとき得られる導電率を、電気炉により同じ温度にしたときの値と比較した。試料と周辺の温度を同一に保った場合、500℃でミリ波照射下の導電率は通常の電気炉昇温に比べ、2.4倍の値を示した。これによりミリ波照射による拡散促進が示唆された。また、導電率が最大となる最適構造が、通常加熱とミリ波加熱では異なる結果が得られた。
-
超塑性発泡法によるセラミックス中への自在形状閉経路の形成
2006.04 - 2007.03
東レ科学振興会 東レ科学技術研究助成
岸本昭
-
Multiscale Design of Nanostructured Ceramics for High-frequency Electromagnetic Applications
Grant number：17560597 2005 - 2007
Japan Society for the Promotion of Science Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
TSURUTA Kenji, TOTSUJI Chieko, TOTSUJI Hiroo, KISHIMOTO Akira
Grant amount：\3670000 （ Direct expense: \3400000 、 Indirect expense：\270000 ）
In this research, we have developed novel and highly accurate simulation methodologies for nanostructured materials that are used in ultra high-speed mass communication devices. We have applied the methods to clarify the effects of defects, grain boundaries, and impurities on electronic and magnetic properties of nanostructured ceramics and semiconductors.
During the research term, we have obtained the following outcomes:
1. The electronic transportation coefficient in Si nanowires has been calculated via the time-dependent Schrodinger equation based on the tight-binding approximation;
2. The diffusion processes of the impurity hydrogen in a Si crystal and grain boundary were analyzed by hybrid quantum/classics molecular dynamics method. We have found possible mechanism of the sudden drop of activation energy of H atom around and above 1000K due to the interactions between the defects and the impurity.
3. We have found the possibility that the residual magnetization of diamond is locally generated when Ni impurities were inserted at interstitial sites.
4. The spin polarizability in low-dimensional electron system was evaluated through the correlations between electrons trapped in low-dimensional system by the classics map method.
5. The structural and normal-mode analyses were performed to investigate the relationship between melting processes and the vibrational modes.
6. The finite-difference time-domain (FDTD) simulation methodologies for electromagnetic responses of meta-materials were developed and applied to the metal-insulator multilayer structures.
We have presented these results in a lot of domestic societies meetings and in four invited lectures. -
キャリア濃度の傾斜化によるイオン伝導性セラミックスのその場強化
Grant number：17656218 2005 - 2006
日本学術振興会 科学研究費助成事業 萌芽研究
岸本 昭, 林 秀考
Grant amount：\2900000 （ Direct expense: \2900000 ）
セラミックス材料は、高温構造材料として用いられているが、粉砕によりリサイクルしようとすると強すぎる強度が問題となる。しかし、作製時に強度を低く抑えると、供用の際信頼性が問題になる。我々は、既にジルコニアセラミックスに圧電体であるチタン酸バリウムを分散させた複合体を作製し、分極の方向にで内部応力を制御することにより強化・劣化が随意に行えることを実証したが、現時点でプラスマイナス15%程度の強度制御しか行うことができていない。
同じ無機材料でもガラスでは、急冷やイオン交換により圧縮応力を残留させ、強度を大きくした、いわゆる強化ガラスが用いられている。融点が大きく作製時点で塑性流動の小さな多結晶材料では、急冷により亀裂が生成したり、密な構造中にイオンの出入りが困難であったりするため、これら物理的・化学的な手法での強度制御が行われていなかった。高強度セラミックスは強化ガラスの十倍以上の強度を有し、このような高い強度材、高融点の耐火物においても強度制御が望まれていた。
本研究では、ガラスより遙かに強度が大きく、高温でも軟化しないといった特性を有していながら、内部応力が熱緩和しないような低温でイオン伝導度、イオン交換能が大きなNaβアルミナセラミックスに着目した。ガラス同様にNaイオンをイオン交換することにより、50%にも上る強度制御が達成され、最高強度が500MPaと、構造材料として十分な特性を引き出すことに成功した。またこの材料は、強度値を熱処理により容易に低減できるというリサイクル性に優れた材料であることがわかった。更に、亀裂生成についても検討し、過剰なイオン交換は生成した内部応力によるマトリックス組織の破壊を導くため強度の劣化をもたらすことを見出した。すなわち強化には最適な交換量があることがわかった。 -
高電圧スクリーニング法によるセラミックスの高信頼性化に関する研究
Grant number：11875190 1999 - 2000
日本学術振興会 科学研究費助成事業 萌芽的研究
岸本 昭, 竹田 俊二, 中村 吉伸
Grant amount：\2100000 （ Direct expense: \2100000 ）
我々は既に高電圧印加により、機械的に弱い部材を抜き取る高電圧スクリーニング法を提案し、いくつかの系で実証している。本研究では、応力分布の異なる機械強度試験(三点曲げ、四点曲げ、二軸曲げ)を用い、その機械強度と絶縁破壊強度の相関について検討し、高電圧によるスクリーニングの試験方法依存性について知見を得た。
絶縁体試料としてチタニアセラミックスを用いた。市販粉末を一軸加圧により、直方体および円筒形に成型後、1400℃、3h焼成によりバルク試料を得た。ダイヤモンドカッターおよび手研磨により、4×12×0.3mm3およびφ=14mm,t=0.3mmの薄片試料を作製し、前者は三点曲げおよび四点曲げ試験に、後者は二軸曲げ試験に用いた。それぞれの場合について試料片を120枚作製し、半数でスクリーニング前の機械強度と絶縁強度の分布を測定し、30%の試料が絶縁破壊するスクリーニング電界を求めた。これを残りの試料に印加してスクリーニングを行い、絶縁破壊しなかった試料について機械強度分布を求め、スクリーニング前の分布と比較した。
スクリーニング前の機械強度の平均値は三点曲げ:188MPa、四点曲げ:128MPa、二軸曲げ:77MPaとなり、有効体積が大きくなるにつれ平均強度が減少することを確認した。スクリーニング前後の四点曲げ強度分布から、スクリーニングにより、低強度側が高強度よりにシフトし、強度分布が小さくなることがわかった。応力によるスクリーニング(保証試験)の理論線と比較すると、高電圧スクリーニングの結果はスクリーニング前と応力スクリーニングの中間に位置することがわかった。応力スクリーニングとの関係を三点曲げと四点曲げで比較すると、後者に対する高電圧スクリーニングがより応力スクリーニングに近いことがわかった。これは四点曲げの最大応力範囲が三点曲げに比べて大きく、高電圧スクリーニングの電界により近いためであると思われる。 -
Development of conductive ceramics for NOx gas decomposition
Grant number：08555151 1996 - 1997
Japan Society for the Promotion of Science Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
MIYAYAMA Masaru, MUNAKATA Fumio, KISHIMOTO Akira
Grant amount：\15500000 （ Direct expense: \15500000 ）
This research aims to obtain high and reliable properties for NOx gas sensing and decomposition through controlling adsorption and decomposition behavior of NOx gas by applying electric field to conducting oxide ceramics. N-type conductive Nd_2CuO_4 ceramics showed a decrease of conductance by NO and an increase in conductance by NO_2 gas. Surface chemical binding states of NOX-adsorbates were analyzed with X-ray photoelectron spectroscopy, and different binding states for NO and NO_2 were confirmed for Nd_2CuO_4 and La_<2-x>Ba_xSrCu_2O_<6-delta>. In order to confirm effects of an external electric field on gas adsorption and reaction, changes in conductance by CO gas of SnO_2 thin film on SiO_2/Si substrate were examined under electric fields from the substrate. Acceleration of adsorption of positively-charged species like CO^+, and suppression of adsorption of negatively-charged species like O^- were confirmed under applying a minus bias from the substrate where apparent conductance of SnO_2 is lowered by the minus bias. Current changes of Nd_2CuO_4/stabilized zirconia/Pt element by NOx gas under a constant voltage (an negative bias to the oxide electrode) were examined. Even when two electrodes were exposed to a same atmosphere, increases in DC oxygen-ionic current by NOx gas, independent on ambient oxygen partial pressure, were observed. Changes in mixed potential by NOx and O_2 gases at the oxide electrode were found to be responsible for the enhancement of NOx decomposition and the NOx-sensitive DC ionic current. These results show that adsorption/desorption and decomposition of NOx gases could be controlled by using appropriate oxide material as an electrode and by applying an external bias.
-
Dynamics of Fast Ions in Solids and Its Evolution for Solid State Ionics
Grant number：07239105 1995 - 1997
Japan Society for the Promotion of Science Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
OGUMI Zempashi, KISHIMOTO Akira, ESAKA Takao, YAO Takeshi, WTANABE Masayoshi, FUJINAMI Tatsuo, EGUCHIMKOICHI
Grant amount：\140700000 （ Direct expense: \140700000 ）
New ionic conductors with high ion mobility were synthesized. Furthermore, novel processing methods were invented.
1. Novel high-ionic conductors
(1) New solid solution of halide and hydride were prepared which were highly conductive for H ion.
(2) A series of PbィイD21-xィエD2LnWOィイD24+x/2ィエD2 were prepared which were highly conductive for oxide ion and different kind of lantanide were examined. The conduction mechanism was also clarified.
(2) New types of polymer electrolyte based on ate-type complex of Al and B were prepared. The electrolytes show a typical single ion conduction behavior. The influence of structure of side chain of oligo-ether group attached to aluminum via Si atom was.
(3) Extremely highly branched solid polymer electrolytes with high ionic conductivity was prepared and its conduction was discussed.
2. Designing of composite oxide conductive for oxide ion
(1) Zirconia ceramics was toughened by nano-size alumina. The addition of fine alumina up to 10% increased the ionic conductivity of YSZ.
(2) Pulverized ceria was dispersed in YSZ to enhance chemical stability of ceria against reduction while maintaining its high ionic conductivity.
3. Development of novel processing technology
(1) Silver iodide was prepared by vapor-phase electrolytic deposition employing RF plasma as conductive fluid.
(2) Hollow fibers of CeOィイD22ィエD2 and YSZ were prepared by a CVD-EVD method employing NiO as an oxygen source. Its rate determining step was clarified to be the oxygen transport through the sintered NiO.
2) Crystalline oxides were prepared directly from aqueous solution of fluoride complexes. -
Development of Structural Material with Self-diagonosis Function
Grant number：07555655 1995 - 1996
Japan Society for the Promotion of Science Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (A) Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
KISHIMOTO Akira, TODA Ikuya, MUTO Norio, SUGITA Minoru, MATSUBARA Hideaki, YANAGIDA Hiroaki
Grant amount：\3200000 （ Direct expense: \3200000 ）
We have proposed two methods to improve structural reliability of brittle materials. One of them is a simple evaluation of strength distribution using a simulations loading of many test pieces. The other is to establish a wise material with self-diagnosis function. Concerning the latter, concept, we have developed carbon-fiber-glass-fiber-reinforced plastic composite (CFGFRP), in which fatal fracture can be foreseen by monitoring the electrical resistance during and after straining. The resistance change of this composite is statistically interpreted using the fracture mode in a simultaneous loading system. The resistance change of the CFGFRP is found to be statistically reliable and reproductive.
-
Evaluation of the reliability and life span for cement materials by electric property measurements
Grant number：05650628 1993 - 1994
Japan Society for the Promotion of Science Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
NAKAMURA Yoshinobu, KISHIMOTO Akira
Grant amount：\1700000 （ Direct expense: \1700000 ）
Hardened gypsum and portland cement are chosen as a simple model of concrete and analogy beween the mechanical and dielectric strength distributions are found out. Both strength is evaluated in terms of Weibull statistics and the two-parameter Weibull function was adopted for both strength distribution. Both plots shows good coincidence independent of the water content during shaking of hemihydrate powder for hardening. At the hardened gypsum sheets which are made by shaking with 70wt% of water, both plots for mechanical and dielectric strength distribution show two straight lines with different slopes, however, both plots shows in good agreement. From the results, it is concluded that the mechanical strength distribution of hardened gypsum or Portland cement can be evaluated by using the dielectric strength distribution, which is casily obtained by breakdown testing.
The low frequency impedance of Portland cement paste or mortal increased with an increasc in curing time and it is strongly affected by the addition of NaCl. The contamination of NaCl would induce the alkaliaggregate reaction ane it induces a sudden fracture of concrete or mortal. When small amount of NaCl is added to cement paste with reactive aggregate (Pyrex glass), the impedance in anomalous increases after 3 days curing. After 365 days curing, the evidence of alkali aggregate reaction is found out at NaCl added mortal with reactive aggregate. By the continuous monitoring of impedance of mortal, the alkali aggregate reaction can be foresee and if the anomalous increase in impedance is observed in early times, the alkali aggregated reaction is apprehensive.
An alternative method to obtain a strength distribution of many test pieces at one time is proposed. In this method, bending stress of all subjected samples is simultaneously increased utilizing their elastic modules constancy and the fractured sample number is monitored by the change in electric conductance. -
過酸化ポリタングステン酸系無機レジストの感光機構に関する研究
Grant number：05750604 1993
日本学術振興会 科学研究費助成事業 奨励研究(A)
岸本 昭
Grant amount：\900000 （ Direct expense: \900000 ）
報告者らは、金属タングステンあるいは炭化タングステンに過酸化水素水水溶液を作用させると、新しいタイプの過酸化ポリタングステン酸が生成することを見いだした。この酸の水溶液から得られる非晶質薄膜は、深紫外線、電子線などの放射線に感応し、水系溶媒に対する溶解度が著しく変化するのでマイクロリソグラフィー用無機レジストとして興味がもたれる。また、本ポリ酸塩を前駆体とする低温焼成法により、応用上興味のある新規複合酸化物が得られることも前年度の研究によって明かになってきた。しかし、このポリ酸は非晶質としてしか固体化し得ないので単結晶X線構造解析が適用できず、ポリアニオンの詳細な構造は未確定であった。
本年度の研究では、非晶質X線回折によって提案された過酸化ポリタングステン酸のアニオン構造モデルを検証するために、赤外、ラマンの各分光法を用いた。その結果、調整当初の過酸化ポリタングステン酸は、WO^6八面体の稜共有による三員環と、同八面体の一カ所を過酸化物基により置き換えた五角両錘の頂点共有による六員環が結合してできたクラスターからなることがわかった。このクラスターの稜共有部分は熱処理により解裂し、頂点共有のみからなる構造となるが、この解裂は80℃を境に起こることがわかった。深紫外線を照射した、試料では、処理により温度はさほどあがっていないにも関わらず、稜共有部分は失われていることがわかった。また、縮重合に伴い酸素が放出されるが、その一部は固体中に捕獲されていることがラマン分校法により明かとなった。 -
Electrochromism of mixed polyacid films and its application for a smart window
Grant number：04555182 1992 - 1993
Japan Society for the Promotion of Science Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Developmental Scientific Research (B)
KUDO Tetsuichi, KAWAKAMI Akira, KISHIMOTO Akira
Grant amount：\11300000 （ Direct expense: \11300000 ）
(1).Development and Evaluation of New Electrochromic films
Peroxo-polymolybdotungstates are formed by the direct reaction of a mixture of metallic Mo and W (for example, 5 : 5 mixture) with hydrogen peroxide solution. A homogeneous and amorphous thin film (0.4 mum, typically) is fabricated on an ITO glass substrate by spin-coating using such a solution. After heat-treatment at 120 *, it exhibits electrochromism excellent in both reversibilty and response time in an organic Li-electrolyte.
The film colored at -1V (vs. Ag/AgCl) shows rather flat absorption spectrum. Its color is dark grayish blue and the DELTAOD between -1V and +0.5V reaches 0.7 at 670nm (lambda_<max>). Kinetic aspect of such electrochroic films will also be discussed.
(2).Coloration of electrochromic film in contact with polymer electrolyte
Electrochromic thin film of amorphous WO_3・nH_2O was fabricated by spin-coating a peroxo-polytungstate solytion. Coloration and bleaching kinetics of the film incontact with a solid polymer electrolyte were investigated by a chrono-amperometric method using a cell, Li/polymer/WO_3・nH_2O, ITO.The transition currents were analyzed on the basis of a newly proposed theory to be able to describe the diffusion-controlled current generated by a voltage step in such a cell without a reference electrode. It was found that both kinetics were controlled by the diffusion process and the chemical diffusion coefficients of Li were, in common, about 5 x 10^<-12> cm^2/s.
(3).Fabrication and evaluation of an electrochromic window prototype
A new thin film proton conductor based on tantalum oxide was developed from peroxo-tantalic acid. A prototype of electrochromic window in the tungsten oxide/Prussian blue system was fabricated using this conductor as an ion conducting layr. Successful and stable coloration-bleaching performance was demonstrated. -
新規な過酸化ポリ酸の構造と感光機能に関する研究
Grant number：04205024 1992
日本学術振興会 科学研究費助成事業 重点領域研究
工藤 徹一, 岸本 昭
Grant amount：\2100000 （ Direct expense: \2100000 ）
機能性無機材料研究の一環として、報告者らが見いだした過酸化ポリタングステン酸を用いた無機レジスト材料の研究・開発を行なっている。この新規のポリ酸は金属Wと過酸化水素の直接反応により生成するもので、その水溶液からスピンコート法により均一な薄膜を得ることができる上、深紫外線・電子線・集束イオンビームなど様々な線源に感応してネガ型の特性を示し、高い感度と解像度を有することがわかっている。今回ラマン散乱スペクトルの測定により、感光時の縮重合についての知見とこれに関連した、酸素分子のケージング現象を見い出した。
無添加のW-IPA薄膜について、加熱処理またはdeep-UV照射した試料についてラマン散乱スペクトル測定を行った。これらの処理により580および880cm^<-1>付近のピークが小さくなり、600〜700cm^<-1>のピークが大きくなる。このことより、ポリアニオンの網目構造が発達し重縮合が進むことがわかる。80℃で長時間保持したものについては100℃、0分処理のものと形状が異なり、むしろ80℃、0分のものと似通っている。このことから、80℃付近にある安定相が存在することが示唆され、これはIRでも確認された。またある程度の熱処理を施したものには、1550cm^<-1>付近にピークが存在し、生成した酸素分子はマクロな構造の緻密化によりケージングされていることが明らかになった。UV照射した試料のラマン散乱スペクトルは、100℃で熱処理した試料のものと類似していることがわかった。またこれにも同様に酸素がケージングされていることが明らかになった。これまでのX線動径分布関数を用いた解析によりW-IPAは、WO^6八面体の頂点共有と稜共有三員環からなるクラスター構造をとることがわかっている。以上の結果と合わせ熱処理またはdeep-UV照射すると、縮重合が進み不溶化し、同時に酸素がケージングされるものと考えられる。 -
新規な準安定相三酸化タングステンの構造とインターカレーション機能に関する研究
Grant number：04650722 1992
日本学術振興会 科学研究費助成事業 一般研究(C)
工藤 徹一, 岸本 昭
Grant amount：\2000000 （ Direct expense: \2000000 ）
報告者らは、金属タングステンと過酸化水素水の反応で生成する過酸化ポリタングステン酸のアンモニア塩を前駆体として用いることにより、六方晶三酸化タングステンが得られることを見いだした。これは、従来のWO_3・1/3H_2Oの熱分解によって生じる六方晶相とは明らかに異なるもので、三酸化タングステンの新しい準安定相と考えられる。これまでは現状は、少なからぬ不純物を含み、また、結晶性も十分ではないため、精密な構造解析は行われていなかった。この物質はアルカリ金属インターカレーションのホストとして興味深いが、このような機能も同じ理由により、系統的には評価されていなかった。本研究では、まず、前駆体アンモニウム塩の合成条ならびにその熱分解条件を精密に制御することにより、純粋で結晶性のより六方晶三酸化タングステン試料を得ることを目的とした。前駆体アンモニウム塩は過酸化ポリタングステン酸溶液にアンモニア水を加え、加熱後中和して析出させ、これを焼成して目的の物質を得た。純粋で結晶性のよい試料を得るため、前駆体中にパラタングステン酸アンモニウムの副生成しない条件および焼成時に高温相の生じない条件を検討した。さらにこの物質のX線回折により構造を決定し、従来の六方晶相との相違を明確にすることができた。第二に、この六方晶フレームワークがもつトンネル中、あるいはトンネル間プリズム位置への種々のアルカリイオンの電気化学的インターカレーションを試み、その可逆性やイオンの拡散挙動について検討した。この化合物を作用電極、アルカリ金属(本年度はリチウム)を対極および参照極とする有機電解液3電極セルをアルゴングローブボックス中で組立て、電量滴定的にインターカレーション反応を追跡し、その可逆性についても検討した。その結果充電時にはわずかな過電圧が見られるものの良好な可逆性を示した。
-
極致物性の相関を用いたセラミックス材料の新しい信頼性評価法
Grant number：03213204 1991
日本学術振興会 科学研究費助成事業 重点領域研究
柳田 博明, 岸本 昭, 宮山 勝, 河本 邦仁
Grant amount：\2200000 （ Direct expense: \2200000 ）
我々はこれまでに機能性電子材料セラミックスについて絶縁破壊と機械破壊の間に統計分布の相関を見いだしており、これら極致物性の相関を利用した機械強度の信頼性の代替評価法を提唱している。これまでBaTiO_3、TiO_2などを用いて様々な微細構造・表面状態の本代替評価法に及ぼす影響と適用性を明らかにしてきた。このセラミックスに対する新しい評価法^<1‐3)>は誘電体材料のかなりの離囲を網羅するものとして注目を集めつつあるが、その原理的裏付け・適用条件については十分な情報が得られているとは言えない。さらに、現在構造材料として広く使用されているセラミックスへの適用に関しては未知の部分が多い。
そこで本研究では、現在構造材料として広く一般に使用されているAl_2O_3を用いて構造材料セラミックスの本代替評価法の適用を試みると共に、この評価法の原理的裏付けに着いての考察、特に前年度熱衝撃の絶縁・機械両強度の相関を調べた際に、機械強度における折れ曲がり及び絶縁強度と機械強度の分布の相関の原因が熱衝撃によって生じたクラックであると報告したので、今年度はそのクラックと両強度の相関、特に予亀裂を導入することによって、その予亀裂と両破壊の起点との関係を明らかにすることを目的とした。
熱衝撃試験および予亀裂試験の結果、ヌ-プ圧子による圧痕のように亀裂先端の角度が極端に鈍い場合、その亀裂長さと方向が機械強度には大きく影響を及ぼすが、絶縁強度にはあまり寄与しない。また、クラックが表面傷先端から試料内部に進展している試料の絶縁強度は試料表面につけた電極がその内部のクラックをどの程度反映しているかに大きく依存すると考えられた。さらに、絶縁破壊試験により機械強度のばらつきを代替評価する際、弱点分布ひいては弱点そのものが等しく、また表面傷が少ないほど、その信頼性が高くなることを明らかにした。 -
新規な過酸化ポリ酸の構造と感光特性に関する研究
Grant number：03205024 1990 - 1992
日本学術振興会 科学研究費助成事業 重点領域研究
工藤 徹一, 岸本 昭
Grant amount：\2200000 （ Direct expense: \2200000 ）
機能性無機材料研究の一環として、報告者らが見いだした過酸化ポリタングステン酸を用いた無機レジスト材料の研究・開発を行なっている。この新規のポリ酸は金属Wと過酸化水素の直接反応により生成するもので、その水溶液からスピンコ-ト法により均一な薄膜を得ることができる上、遠紫外線・電子線・集束イオンビ-ムなど様々な線源に感応してネガ型の特性を示し、高い感度と解像度を有することがわかっている。
現在、電子線露光により孔径0.1μm程度の微細パタ-ンを描き、これをマスクとして有機樹脂に微細加工できることを確認している。一方、本レジスト材料は有機非線形材料(MBANP)と反応する事なく塗布することができるという特性を利用して、遠紫外線露光により線幅10μm程度のパタ-ンを描き、これをマスクとして下層の有機非線形材料を加工することに成功している。過酸化ポリタングステン酸、過酸化ポリニオブ酸はこれを前駆体として用いることにより興味深い特性を示す複合酸化物が得られる。これまで、塩を形成するカチオン種と生成する骨格構造について調べた結果過酸化ポリニオブ酸を用いて得られた骨格構造複合酸化物は3種類に大別されるが、いずれもこれまでニオブ系複合酸化物として唯一知られていた欠陥ペロブスカイト型とは異なっていた。RbおよびCs塩からは歪んだパイロクロア型構造の結晶が得られた。またYおよびランタノイド系の塩からは六方晶系の結晶が得られた。このうち、YおよびSm〜Luの塩とイオン半径の大きなLa〜Ndの塩では異なるX線回析パタ-ンを示した。前者は過酸化ポリニオブ酸単身を焼成して得られる構造と同一であるが、後者はこれまでに報告のない新規化合物であることが分かった。