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論文

Hierarchical structure-property relationships in graft-type fluorinated polymer electrolyte membranes using small- and ultrasmall-angle X-ray scattering analysis

Tran Duy, T.*; 澤田 真一; 長谷川 伸; 吉村 公男; 大場 洋次郎*; 大沼 正人*; 勝村 庸介*; 前川 康成

Macromolecules, 47(7), p.2373 - 2383, 2014/04

 被引用回数:19 パーセンタイル:62.68(Polymer Science)

X線小角及び超小角散乱解析を用いて、ポリエチレンテトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)基材を用いたグラフト型電解質膜(ETFE-PEM)の階層構造を検討した。イオン交換容量(IEC)2.4mmol/g以下のETFE-PEMは、ラメラ結晶の周りに相間距離21.8-29.1nmの導電性のグラフト領域、相間距離218-320nmと903-1124nmの結晶配向領域を有していた。IECが2.7mmol/g以上では、相間距離225-256nmの結晶ネットワーク領域からなる新しい相が形成され、IEC2.4-2.7mmol/gの間で、相転移現象が起こることを見出した。以上の結果により、高IECのETFE-PEMの高いプロトン伝導度は、結晶領域の周り存在する連結したイオンチャンネルに由来し、高い機械強度は残存するラメラ結晶と結晶粒に由来するとの結論を得た。

論文

Three dimensional atomic image of TlInSe$$_{2}$$ by X-ray fluorescence holography

三村 功次郎*; 細川 伸也*; 八方 直久*; Hu, W.; 林 好一*; 脇田 和樹*; 石井 啓文*; 吉村 政人*; Jeyakanthan, J.*; Mamedov, N.*

e-Journal of Surface Science and Nanotechnology (Internet), 9, p.273 - 276, 2011/07

Three dimensional (3D) atomic images around the Tl atoms in single crystal TlInSe$$_{2}$$ thermoelectric material in the incommensurate phase were reconstructed by using Tl LIII X-ray fluorescence holography measured at room temperature. Comparison of the experimentally obtained 3D images with the theoretically calculated ones suggests that only the Tl atoms have large spatial fluctuations, which are related to the incommensurate phase of this material.

論文

Three-dimensional atomic images of TlInSe$$_{2}$$ thermoelectric material obtained by X-ray fluorescence holography

細川 伸也*; 八方 直久*; 林 好一*; 三村 功次郎*; 脇田 和樹*; Hu, W.; 石井 啓文*; 吉村 政人*; Jeyakanthan, J.*; Mamedov, N.*

Japanese Journal of Applied Physics, 50(5), p.05FC06_1 - 05FC06_2, 2011/05

 被引用回数:6 パーセンタイル:30(Physics, Applied)

Three dimensional (3D) atomic images around the Tl atoms in single crystal TlInSe$$_{2}$$ thermoelectric material in the incommensurate phase were reconstructed by using Tl $$L$$$$_{rm III}$$ X-ray fluorescence holography measured at room temperature. In the obtained 3D image, the In atoms are clearly visible at the proper positions in the normal phase. However, the Tl atomic images are also observed but very weak. By comparing the experimental image with a theoretically calculated one, it is concluded that only the Tl atoms have large spatial fluctuations, which are related to the incommensurate phase of this material.

論文

Experimental study of nonlinear processes in edge turbulence of toroidal plasmas

永島 芳彦*; 星野 克道; 永岡 賢一*; 篠原 孝司; 藤澤 彰英*; 上原 和也; 草間 義紀; 居田 克巳*; 吉村 泰夫*; 岡村 昇一*; et al.

Plasma and Fusion Research (Internet), 1(9), p.041_1 - 041_15, 2006/09

トロイダルプラズマ周辺での乱流揺動とメソスケール構造との間の非線形過程をバイスペクトル解析により調べた。JFT-2Mでは、リミター配位のみならず、ダイバータ配位についても解析し、ポテンシャル揺動のバイスペクトル関数の強度と位相は、ドリフト波-帯状流系の解析と整合することがわかった。CHS装置においては、Hモードの周辺プラズマについて調べ、重水素線強度の減少の以前(約30ms)から周辺ポテンシャルが減少すること,周辺部揺動は、低周波のMHD揺動,ドリフト波様の広帯域静電揺動、及び高周波の電磁揺動より構成されていることを見いだした。これらの間の非線形結合について解析を行い、コヒーレントMHD揺動と広帯域静電揺動及び高周波電磁揺動の非線形結合を初めて見いだした。

論文

Observation of nonlinear processes between coherent fluctuations and turbulent fluctuations in the edge regions of JFT-2M and CHS

永島 芳彦*; 伊藤 公孝*; 伊藤 早苗*; 藤澤 彰英*; 星野 克道; 永岡 賢一*; 江尻 晶*; 高瀬 雄一*; 矢木 雅敏*; 篠原 孝司; et al.

Europhysics Conference Abstracts (CD-ROM), 30I, 4 Pages, 2006/00

JFT-2MトカマクとCHS装置でのプラズマ乱流の非線形過程についての解析結果を報告する。いずれの装置でも、揺動測定は、静電プローブで行い、測定データをバイスペクトル解析で調べた。JFT-2Mのジュールプラズマのポテンシャルのデータ解析から得られた、測地的音波モードと乱流揺動の三波相互作用によるバイコヒーレンスとバイフェイズは、帯状流とドリフト波の相互作用の理論モデルから得られる値と一致することがわかり、観測された揺動の解析から明らかになった非線形相互作用は、この帯状流とドリフト波の相互作用によるものと推定される。また、CHSプラズマのHモード中の揺動解析から、特徴的に見られるMHD磁場揺動と密度乱流揺動に顕著な非線形相互作用を観測した。この密度揺動とポテンシャル揺動の相互バイスペクトラムから、揺動粒子束とMHD揺動は関連を持つことを明らかにした。以上のように両装置の揺動データ解析により、周辺プラズマの非線形過程の解明を進めた。

論文

Structural changes of ZrO$$_{2}$$-CeO$$_{2}$$ solid solutions around the monoclinic-tetragonal phase boundary

八島 正知*; 廣瀬 輝夫*; 片野 進; 鈴木 康雄*; 垣花 眞人*; 吉村 昌弘*

Physical Review B, 51(13), p.8018 - 8025, 1995/04

 被引用回数:105 パーセンタイル:96.94(Materials Science, Multidisciplinary)

Zr$$_{1-x}$$CexO$$_{2}$$固溶体(x=0, 0.02, 0.05, 0.08, 0.10, 0.12, 0.15)の単斜相(P2$$_{1}$$/c)と正方晶(P4$$_{2}$$/nmc)の結晶構造を高分解能中性子回折実験により調べた。この結果、CeO$$_{2}$$濃度の増加とともに、単斜相の格子定数a, b, cは増大し、角度$$beta$$は減少した。この増加はZr$$^{4+}$$のイオン半径に比べて、 Ce$$^{4+}$$のイオン半径が大きいことによる。またCe濃度の増加とともに、陽イオン(Zr, Ce)の原子座標xとyは減少し、zは増大する。一方酸素原子の座標xは増大するが、y, zはほとんど変化しない。CeO$$_{2}$$濃度の増加に伴う$$beta$$角の減少と原子座標の変化は、単斜相の構造が正方晶の構造に近づいていくことを示している。

口頭

トロイダルプラズマにおける周辺乱流の非線形過程の実験的研究

永島 芳彦*; 星野 克道; 篠原 孝司; 上原 和也; 草間 義紀; 永岡 賢一*; 藤澤 彰英*; 居田 克巳*; 吉村 泰夫*; 岡村 昇一*; et al.

no journal, , 

当機構のJFT-2Mトカマク装置及び核融合科学研究所のCHSヘリカル装置で行われた周辺乱流の非線形過程の実験的研究に関する招待講演である。静電プローブによるポテンシャル揺動や密度揺動の測定により、ドリフト波乱流と帯状流の非線形相互作用について明らかにした。測定されたバイコヒーレンスやバイフェイズなどの指標の値とドリフト波乱流-帯状流系の理論的検討は整合していることを初めて示した。また、これらの統計量のサンプル数に対する収束の様子について初めて明らかにした。これらの研究は、プラズマの乱流と構造形成について解明したものであり、プラズマ中の輸送の解明に貢献する成果である。

口頭

HDEHPを用いた三価重アクチニドの溶媒抽出挙動

高山 玲央奈*; 大江 一弘*; 小森 有希子*; 藤沢 弘幸*; 栗山 亜依*; 菊谷 有希*; 菊永 英寿*; 笠松 良崇*; 吉村 崇*; 高橋 成人*; et al.

no journal, , 

本研究では、HDEHP(Di(2-ethylhexyl) phosphoric acid)を抽出剤として三価のアクチニド(Ac, Am, Cm, Cf, Es, Fm)並びにランタノイドの抽出定数($$it K$$$$_{ex}$$)に関して系統的な比較を行った。$$^{241}$$Am, $$^{243}$$Cm, $$^{249}$$Cf, $$^{253}$$Es, $$^{144}$$Pmトレーサー並びにPmを除くランタニド混合溶液を用いてそれぞれの$$it K$$$$_{ex}$$を決定した。また、大阪大学核物理研究センターのAVFサイクロトロンにおいて$$^{238}$$U($$^{16}$$O, 4n)反応によって合成した$$^{250}$$Fm(半減期30分)を用いて、その$$it K$$$$_{ex}$$を測定した。ランタノイドとアクチノイドの$$it K$$$$_{ex}$$は直線的に増加せず、段階状のテトラド効果を示すことがわかった。また、Am, Cm, Cf並びにEsの$$it K$$$$_{ex}$$はそれぞれイオン半径が同程度のランタノイド元素とほぼ同じ値を持つ一方で、Fmの$$it K$$$$_{ex}$$はイオン半径の近いDyの$$it K$$$$_{ex}$$より明らかに小さいことを見いだした。

口頭

Hierarchical structure / property analysis of ETFE-based graft-type polymer electrolyte membranes

Tran, D. T.; 澤田 真一; 長谷川 伸; 吉村 公男; 大場 洋次郎*; 大沼 正人*; 勝村 庸介*; 前川 康成

no journal, , 

固体高分子燃料電池電解質膜の膜特性向上を図るためには、電解質膜の構造に関する基礎的知見が必要不可欠である。そこで本研究では、小角X線散乱(SANS)測定や原子間力顕微鏡(AFM)観察などにより、エチレン・テトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)を基材とするグラフト型電解質膜のナノスケールからメソスケールにわたる階層構造を調べた。SAXS測定では、相関長d=36.1nm及び1.48nmの位置にピークが現れ、これらはそれぞれETFE結晶ラメラの間隔とスルホン酸基間の距離に相当すると考えられる。AFM観察では、ETFE主鎖からなる疎水性領域とポリスチレンスルホン酸グラフト鎖からなる親水性領域が明確に相分離することが明らかとなった。

口頭

Hierarchical structure analysis of poly(ethylene-co-tetraflouroethylene)-based graft-type polymer electrolyte membranes by small angle X-ray scattering

Tran, D. T.; 澤田 真一; 長谷川 伸; 吉村 公男; 大場 洋次郎*; 大沼 正人*; 勝村 庸介*; 前川 康成

no journal, , 

燃料電池用高分子電解質膜の発電性能、耐熱性、機械特性の向上には、そのナノ-マイクロメートルに及ぶ階層構造を明らかにすることで、電解質特性を支配する構造を明確にすることが重要である。そこで、放射線グラフト重合法を利用して作製したグラフト型電解質膜の中で、導電率,機械特性や発電性能に優れたエチレン-テトラエチレン共重合体にポリスチレンスルホン酸をグラフトしたプロトン伝導膜について、X線小角散乱(SANS)測定によりその階層構造を詳細に調べた。物質材料研究機構所有の2台のSAXS装置とSPring-8の超小角散乱装置を使用し0.5nm-1.6$$mu$$m範囲の構造解析を実施した結果、相関長1.5nmのイオンチャンネル内構造、29nmのラメラ構造を反映したイオンチャンネル構造、及び390nmのイオンチャンネルのドメイン構造の3つの異なる階層構造を初めて明らかにした。今後、各階層構造のグラフト率依存性などを詳細に検討することで、電解質膜特性を支配する構造を明らかにしていく予定である。

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