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Xu, X.*; 大平 拓実*; Xu, S.*; 平田 研二*; 大森 俊洋*; 植木 洸輔*; 上田 恭介*; 成島 尚之*; 長迫 実*; 貝沼 亮介*; et al.
Advanced Materials & Processes, 180(7), p.35 - 37, 2022/10
Metallic biomaterials are widely used to replace or support failing hard tissues due to excellent mechanical properties and high wear resistance, with demand increasing as the global population continues to age. It is widely accepted that successful metallic biomaterials should have good biocompatibility, high corrosion resistance, and strong wear resistance. In addition, a low Young's modulus similar to human bone is now recognized as another important factor, in order to avoid bone atrophy due to the stress shielding effect. While the Young's modulus of stainless steels and conventional fcc CoCr alloys is as high as 190-240 GPa, for 
-type Ti-base alloys it is generally in the range of 50-80 GPa. Young's modulus values are as low as 35 GPa for Ti-Nb-Ta-Zr, close to that of human bone at approximately 10-30 GPa. However, Ti-base alloys come with the compromise of low wear resistance. In fact, alloys that feature a low Young's modulus along with high wear resistance have been difficult to realize. This article explores the recently developed bcc CoCr-base alloy Co-Cr-Al-Si as a potential solution to these issues, i.e., the difficulty in combining a low Young's modulus with high wear resistance, and the challenge of realizing large superelastic strains.
Xu, S.*; 大平 拓実*; 佐藤 駿介*; Xu, X.*; 大森 俊洋*; Harjo, S.; 川崎 卓郎; Seiner, H.*; Zoubkov
, K.*; 村上 恭和*; et al.
Nature Communications (Internet), 13, p.5307_1 - 5307_8, 2022/09
被引用回数：8 パーセンタイル：73.15(Multidisciplinary Sciences)Crystalline metals can have large theoretical elastic strain limits. However, a macroscopic block of conventional crystalline metals practically suffers a very limited elastic deformation of 
0.5% with a linear stress-strain relationship obeying Hooke's law. Here, we report on the experimental observation of a large tensile elastic deformation with an elastic strain of 
4.3% in a Cu-based single crystalline alloy at its bulk scale at room temperature. The large macroscopic elastic strain that originates from the reversible lattice strain of a single phase is demonstrated by in situ microstructure and neutron diffraction observations. Furthermore, the elastic reversible deformation, which is nonhysteretic and quasilinear, is associated with a pronounced elastic softening phenomenon. The increase in the stress gives rise to a reduced Young's modulus, unlike the traditional Hooke's law behaviour. The experimental discovery of a non-Hookean large elastic deformation offers the potential for the development of bulk crystalline metals as high-performance mechanical springs or for new applications via "elastic strain engineering."
大平 拓実*; Xu, S.*; 平田 研二*; Xu, X.*; 大森 俊洋*; 植木 洸輔*; 上田 恭介*; 成島 尚之*; 長迫 実*; Harjo, S.; et al.
Advanced Materials, 34(27), p.2202305_1 - 2202305_11, 2022/07
被引用回数：12 パーセンタイル：87.92(Chemistry, Multidisciplinary)The demand for biomaterials has been increasing along with the increase in the population of elderly people worldwide. The mechanical properties and high wear resistance of metallic biomaterials makes them well-suited for use as substitutes or as support for damaged hard tissues. However, unless these biomaterials also have a low Young's modulus similar to that of human bones, bone atrophy inevitably occurs. Because a low Young's modulus is typically associated with poor wear resistance, it is difficult to realize a low Young's modulus and high wear resistance simultaneously. Also, the superelastic property of shape memory alloys makes them suitable for biomedical applications, like vascular stents and guide wires. However, due to the low recoverable strain of conventional biocompatible shape memory alloys, the demand for a new alloy system is high. The novel body-center-cubic cobalt-chromium-based alloys in this paper provide a solution to both of these problems. We believe our novel alloys are promising candidates for biomedical applications.
大島 宏之; 森下 正樹*; 相澤 康介; 安藤 勝訓; 芦田 貴志; 近澤 佳隆; 堂田 哲広; 江沼 康弘; 江連 俊樹; 深野 義隆; et al.
Sodium-cooled Fast Reactors; JSME Series in Thermal and Nuclear Power Generation, Vol.3, 631 Pages, 2022/07
ナトリウム冷却高速炉(SFR: Sodium-cooled Fast Reactor)の歴史や、利点、課題を踏まえた安全性、設計、運用、メンテナンスなどについて解説する。AIを利用した設計手法など、SFRの実用化に向けた設計や研究開発についても述べる。
大平 征史*; 片島 拓弥*; 内藤 瑞*; 青木 大輔*; 吉川 祐介*; 岩瀬 裕希*; 高田 慎一; 宮田 完二郎*; Chung, U.-I.*; 酒井 崇匡*; et al.
Advanced Materials, 34(13), p.2108818_1 - 2108818_9, 2022/01
被引用回数：13 パーセンタイル：89.15(Chemistry, Multidisciplinary)DNA duplexes are ideal crosslinkers for building such gels because of their excellent sequence addressability and flexible tunability in bond energy. However, the mechanical responses of most DNA gels are complicated and unpredictable. The melting curve analysis of the DNA gels reveals the good correspondence between the thermodynamic potentials of the DNA crosslinkers and the presimulated values by DNA calculators. Stress-relaxation tests and dissociation kinetics measurements show that the macroscopic relaxation time of the DNA gels is approximately equal to the lifetime of the DNA crosslinkers over 4 orders of magnitude from 0.1-2000 s. Furthermore, a series of durability tests find the DNA gels are hysteresis-less and self-healable after the applications of repeated temperature and mechanical stimuli.
大矢 恭久; 洲 亘; 大平 茂; 林 巧; 中村 博文; 酒井 拓彦*; 田所 孝広*; 小林 和容; 鈴木 卓美; 西 正孝
Journal of Nuclear Materials, 290-293, p.469 - 472, 2001/03
被引用回数：6 パーセンタイル：44.06(Materials Science, Multidisciplinary)D-T核融合炉を運転するとトリチウムがCFCタイルやほかの構造材中に滞留する。トリチウム水を生成しないでトリチウムを除染する方法を開発するために紫外線を用いた実験を行った。タングステン、CFC上に共堆積層を模擬した膜を作成し、これに紫外線を照射し放出するガスを質量分析計を用いて調べた。その結果、紫外線を照射することにより多量の水素、炭素、炭化水素が放出されることを確認した。またFT-IRを用いて試料を分析し、結晶性グラファイト構造とアモルファスカーボン構造が試料上に生成されていることを確認し、紫外線を照射することによりC-H結合が切断されていく様子が明らかとなった。これらのことから紫外線を用いたトリチウム除染が有効であることを示した。
林 巧; 大平 茂; 中村 博文; 田所 孝広*; 舒 衛民; 酒井 拓彦*; 磯部 兼嗣; 西 正孝
Proceedings of Hydrogen Recycle at Plasma Facing Materials, p.213 - 221, 2000/00
原研TPLでは、プラズマ対向機器におけるトリチウムの透過、滞留、放出量を評価するため、対向材料(ベリリウム(Be), タングステン(W), 炭素材料(CFC))中のトリチウム挙動に関するデータを、イオン駆動透過法(IDP), 及びイオン/プラズマ/原子照射後の昇温脱離法(TDS)やオートラジオグラフ法により蓄積しており、本報では近況をまとめる。Be, Wでは、IDPやTDSの結果から、それぞれ約900
,1500で試料を焼き鈍し処理することで内部転移が消え、透過は早くなり、滞留量はWで1/5程度に下がることがわかった。また、IDPの律束は、Beでは表面酸化物層の影響が大きく両側表面の再結合過程に、Wでは両側への拡散過程に支配されていることがわかった。CFC材はCX2002Uを用い、トリチウム滞留量がフルエンスの1/2乗(324)~1/3乗(674)に比例し、空気プラズマ照射により1/10に低減できることを見いだした。
田本 之博*; 坂本 裕紀*; 勝村 庸介; 堂前 雅史*; 芥川 大祐*; 大平 拓*; 久宗 健志*
no journal, ,
原子炉内の還元雰囲気を維持するために冷却水への水素添加が行われてきた。PWRにおいては高濃度の添加はSCC発生や進展の加速が指摘され、水素代替材添加剤としてアルコールやヒドラジンが検討されてきている。本研究ではヒドラジンの高温での
OHとの反応速度定数測定と、これらを用いた高温の放射線反応のシミュレーションを行った。反応速度定数の測定結果は150
Cまではアレニウスの式に従いほぼ直線的に増加し、200Cを境に次第に減少し、275Cを越えると再び急激に増大していく傾向となった。高温水の放射線分解の反応リストとヒドラジンの反応リストを整備して、高温での放射線分解反応のシミュレーションを行った。この結果、OH, H
O, O, O
の酸化性化学種濃度は、ヒドラジン1mM添加によって大幅に低下すること、水素とヒドラジンの等モル濃度添加を比較するとヒドラジン添加の方が放射線分解抑制効果が大きいことがわかった。
若井 栄一; 近藤 浩夫; 金村 卓治; 平川 康; 古川 智弘; 菊地 孝行; 伊藤 譲*; 帆足 英二*; 吉橋 幸子*; 堀池 寛*; et al.
no journal, ,
核融合原型炉開発のための幅広いアプローチ活動の中で国際核融合炉材料照射施設(IFMIF)の工学実証・工学設計活動(EVEDA)は2007年中旬から実施した。IFMIFは加速器施設、Liターゲット施設、試験設備施設、照射後試験施設などから構成する。本研究発表ではLiターゲット施設と試験設備施設を主とした研究開発において、国内の協力体制の下、日本が担当した一連の工学実証試験や工学設計を良好な結果を得て完遂した成果内容を報告する。本成果はIFMIFなどの核融合用強力中性子源施設の実現に向けた飛躍的な技術進歩であり、日欧国際協力における成果として核融合研究開発に大きく貢献したものである。
