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論文

Phase-field model for crystallization in alkali disilicate glasses; Li$$_2$$O-2SiO$$_2$$, Na$$_2$$O-2SiO$$_2$$ and K$$_2$$O-2SiO$$_2$$

河口 宗道; 宇埜 正美*

Journal of the Ceramic Society of Japan, 128(10), p.832 - 838, 2020/10

https://doi.org/10.2109/jcersj2.20145
 被引用回数：3 パーセンタイル：17(Materials Science, Ceramics)

本研究では、移動度係数($$L$$)を新しく定義することで、溶融酸化物系におけるフェーズフィールド法(PFM)の技術を開発した。一定の移動係数$$L$$を用いたPFM計算から得られた結晶成長速度($$v_0$$)は、normal growthモデルの熱力学的推進力と同程度であった。また$$L$$の温度依存性は、実験から得られた結晶成長速度と$$v_0$$から決定し、その決定した$$L$$を使って、二酸化アルカリケイ酸ガラスのLi$$_2$$O-2SiO$$_2$$, Na$$_2$$O-2SiO$$_2$$, K$$_2$$O-2SiO$$_2$$の結晶成長速度($$v$$)をシミュレーションした。$$v$$の温度依存性は定性的および定量的に非常に良く一致したため、本PFM計算は$$L$$の有効性を実証した。特に、PFM計算によって得られた$$v$$は、融点($$T_{rm m}$$)で増大し、$$T_{rm m}$$-100Kでピークを示した。さらなる温度の下降では、$$v$$は明確に0ms$$^-1$$に近づくことが分かった。この振舞いは、界面のジャンプ過程を表現する$$L$$によって$$v$$が制限されているためである。$$L$$のパラメータ$$B$$の感度についてもPFM計算を行い、$$B$$が$$0$$から$$2$$まで増加すると、$$v$$のピークはより急峻に、ピーク温度は高温側にシフトすることが分かった。アルカリ金属の原子番号が増加するにつれてイオンポテンシャルは減少するので、$$L$$のパラメータ$$A$$と$$B$$は、それぞれ指数関数的に増加、直線的に減少することになったと考えられる。本計算により$$L$$の$$A$$と$$B$$は互いに密接な関係であることが分かった。

論文

In-situ monitoring of ion-beam luminescence of Si-O-C(-H) ceramics under proton-beam irradiation

成澤 雅紀*; 江夏 昌志; 武山 昭憲; 杉本 雅樹; 出崎 亮; 佐藤 隆博; 外薗 洋樹*; 河相 武利*; 岩瀬 彰宏*

Journal of the Ceramic Society of Japan, 123(9), p.805 - 808, 2015/09

http://doi.org/10.2109/jcersj2.123.805

Two kinds of Si-O-C(-H) ceramics particles having intrinsic photoluminescence (PL) spectra were prepared from silicone resin microspheres by heat treatment in a hydrogen atmosphere at 800 or 1100$$^{circ}$$C. The obtained particles were painted on a Si substrate using a binder, and ion-beam-luminescence spectra were observed under proton beam irradiation with an acceleration energy in the ranges of 1-3 MeV. Observed spectra had peaks at wavelength of 520-540 nm. These peak wavelengths were larger than those observed under UV light irradiation. The luminescence of H$$_{2}$$ 1100 (sample decarbonized at 1100$$^{circ}$$C) was bright, and that of H$$_{2}$$ 800 (sample decarbonized at 800$$^{circ}$$C) was faint. However, the intensity of luminescence decreased rapidly at an early stage of the beam irradiation. In air, a sharp luminescence band with a peak at 300 nm appeared together with the main emission with a peak in the range of 520-540 nm. The existence of the sharp band at 300 nm was apparent in the H$$_{2}$$ 800 spectra, whereas it appeared as a minor peak in the H$$_{2}$$ 1100 spectra in air.

論文

Structural investigation of magnetocapacitive SmMnO$$_3$$

前田 裕貴*; 石黒 友貴*; 本田 孝志*; Jung, J.-S.*; 道村 真司*; 稲見 俊哉; 木村 剛*; 若林 裕助*

Journal of the Ceramic Society of Japan, 121(3), p.265 - 267, 2013/03

https://doi.org/10.2109/jcersj2.121.265
 被引用回数：5 パーセンタイル：30.43(Materials Science, Ceramics)

磁気容量性物質SmMnO$$_3$$の構造変化を磁場中X線回折実験から研究した。この反強磁性体は数テスラの磁場が印加されたときのみ誘電率に9Kで跳びを示す。磁場中X線回折実験からはc面内(Pbnm)の原子変移を伴う構造変化はないことが明らかになったが、60Kでの反強磁性転移によりMnO$$_6$$八面体の大きな回転が生じることがわかった。この回転は交換相互作用を通したエネルギーの獲得を最大にするように起こっている。

論文

Atomic arrangement, composition and orientation of hexagonal BCN films synthesized by radiofrequency plasma enhanced CVD

Mannan, M. A.*; 木田 徹也*; 野口 英行*; 永野 正光*; 下山 巖; 平尾 法恵; 馬場 祐治

Journal of the Ceramic Society of Japan, 117(1364), p.503 - 507, 2009/04

https://doi.org/10.2109/jcersj2.117.503
 被引用回数：11 パーセンタイル：53.79(Materials Science, Ceramics)

トリス-ジメチル-アミノボランを原料物質として用い、高周波プラズマ誘起化学蒸着法によりSi(100)単結晶表面に高度に配向した六方晶のホウ素-炭素-窒素薄膜(BCN薄膜)を作成することに成功した。六方晶BCNの結晶が生成していることは、フーリエ変換赤外分光法及びX線回折法により確認した。メタンと水素の混合気体をキャリアーガスとして用いると、窒素を用いたときよりも炭素濃度が増大した。X線光電子分光測定の結果、生成したBCN薄膜中には、B-N結合,B-C結合,C-N結合などさまざまな結合状態が存在することがわかった。また、放射光を用いたX線吸収端微細構造(NEXAFS)測定の結果、ホウ素K-吸収端にパイ共鳴ピークが認められることから、BCN薄膜中には、六方晶BN薄膜に存在するBN$$_{3}$$結合と同様に、${it sp$^{2}$}$混成軌道を持つことがわかった。以上の結果と、NEXAFSスペクトルの偏光依存性から、生成したBCN薄膜は、高度に配向していることが明らかとなった。

論文

Synthesis and characterization of bulky mesoporous silica Pd-MCM-41

永田 英純*; 平尾 法恵*; 小野木 伯薫*; 馬場 祐治; 山崎 友紀*; 中平 敦*

Journal of the Ceramic Society of Japan, 116(1350), p.216 - 219, 2008/02

https://doi.org/10.2109/jcersj2.116.216
 被引用回数：10 パーセンタイル：52.56(Materials Science, Ceramics)

熱水加熱ポットプレス法を用いて、メゾポーラスシリカ(Mobil社のMCM-41)にパラジウムを担持することにより大表面積のパラジウム触媒(パラジウムバルク体)を合成することに成功した。加熱前後のパラジウムバルク体の構造はX線回折(XRD),X線吸収端微細構造法(XANES)及び透過型電子顕微鏡(TEM)により調べ、これらの解析結果に基づいてバルク体のミクロ構造とメゾポーラス特性について検討した。その結果、合成したパラジウムバルク体は1000m$$^{2}$$/g以上の表面積を持つこと、また、パラジウムの電子状態は、金属パラジウムに近いことを明らかにした。

論文

$$^{11}$$B$$_{4}$$Cの中性子照射効果とその回復挙動

堂野前 貴子; 舘 義昭; 関根 学*; 諸橋 裕子; 赤坂 尚昭; 小野瀬 庄二

Journal of the Ceramic Society of Japan, 115(1345), p.551 - 555, 2007/09

https://doi.org/10.2109/jcersj2.115.551
 被引用回数：4 パーセンタイル：29.01(Materials Science, Ceramics)

高速炉で効率的に核分裂生成物を核変換するためには減速材の利用が有効であり、$$^{11}$$B$$_{4}$$Cはその候補の1つとされているが、$$^{11}$$B$$_{4}$$Cの照射挙動は制御材用の$$^{10}$$B$$_{4}$$Cと異なりほとんどデータが得られていない。そこで本論文では、高速炉で照射した$$^{11}$$B$$_{4}$$Cペレットの外観・微細組織観察及び熱伝導率測定を行い、$$^{11}$$B$$_{4}$$Cの照射挙動を明らかにした。照射$$^{11}$$B$$_{4}$$Cの外観は$$^{10}$$B$$_{4}$$Cと異なり、クラックは観察されなかったが、微細組織には$$^{10}$$B$$_{4}$$Cと同様に粒内及び粒界にバブルが確認された。$$^{11}$$B$$_{4}$$Cの熱伝導率は$$^{10}$$B$$_{4}$$Cよりも大きく、室温から1400$$^{circ}$$Cの間には、$$^{10}$$B$$_{4}$$Cと同様に3つの回復ステージが観察され、B$$_{4}$$Cの回復とヘリウムの分散挙動の関連性が示された。以上から、$$^{11}$$B$$_{4}$$Cペレットは照射下での安定性が高いことが確認され、減速材適用の可能性が示された。

論文

High-temperature thermophysical property measurements on non-stoichiometric composition of Li$$_{2}$$TiO$$_{3}$$

星野 毅; 小林 剛*; 梨本 誠*; 河村 弘; 寺井 隆幸*; 山脇 道夫*; 高橋 洋一*

Journal of the Ceramic Society of Japan, Supplement, Vol.112, No.1 (CD-ROM), p.S354 - S357, 2004/05

チタン酸リチウム(Li$$_{2}$$TiO$$_{3}$$)は、良好なトリチウム回収特性等の観点から、核融合炉ブランケット用トリチウム増殖材料として期待されている。しかし、Li$$_{2}$$TiO$$_{3}$$は不定比構造を持つため、熱物性データに影響を与えると思われるが、これまでに報告されている熱容量や熱伝導率などの測定値は、研究者により異なり確立されていない。本研究では、Li$$_{2}$$O/TiO$$_{2}$$の組成比を変化させて作成したLi$$_{2}$$TiO$$_{3}$$について、レーザーフラッシュ法により1100Kまでの熱物性を測定し、不定比構造による熱物性への影響について比較検討を行った。Li$$_{2}$$TiO$$_{3}$$の熱伝導率は、Li$$_{2}$$O/TiO$$_{2}$$比の減少とともに不定比性化合物へと変化することや、Li$$_{4}$$Ti$$_{5}$$O$$_{12}$$の第2相が生成することの影響で低下することがわかった。また、熱伝導率の温度依存性は700Kを境に、理論式から算出した値と明らかな差異が見られ、高温X線回折により格子定数の変化が熱伝導率の温度依存性に大きな影響を与えていることを解明した。

論文

Fabrication and characterization of $$^{6}$$Li-enriched Li$$_{2}$$TiO$$_{3}$$ pebbles by wet process

土谷 邦彦; 星野 毅; 河村 弘; 高山 智生*

Journal of the Ceramic Society of Japan, Supplement, Vol.112, No.1 (CD-ROM), p.S183 - S186, 2004/05

核融合炉ブランケット用トリチウム増殖材料としてチタン酸リチウム(Li$$_{2}$$TiO$$_{3}$$)微小球が、良好なトリチウム回収性,化学的安定性の観点から、候補材料として注目されている。核融合炉ブランケット開発の一環として、材料試験炉を用いたLi$$_{2}$$TiO$$_{3}$$微小球の照射試験を計画している。そのため、湿式法により$$^{6}$$Li濃縮Li$$_{2}$$TiO$$_{3}$$微小球を製作するとともに、その特性評価を行った。その結果、本法により、ほぼ同じ微細構造(焼結密度,結晶粒径等)を有するTiO$$_{2}$$添加Li$$_{2}$$TiO$$_{3}$$微小球と無添加Li$$_{2}$$TiO$$_{3}$$微小球が開発でき、その真球度は1.1以下であった。また、製作した$$^{6}$$Li濃縮Li$$_{2}$$TiO$$_{3}$$微小球について、水素還元速度,圧壊強度等の化学的特性や機械的特性を評価した。

論文

Ceramic vaporizer for nuclear heat IS hydrogen production plant

石山 新太郎; 丸山 茂樹*

Journal of the Ceramic Society of Japan, Supplement, Vol.112, No.1 (CD-ROM), p.S159 - S166, 2004/05

http://doi.org/10.14852/jcersjsuppl.112.0.S159.0

ISプロセス用セラミックス硫酸蒸発器実機の設計検討を行うことにより、下記結論を得た。(1)ブロック型セラミックス製熱交換器のほうが、シェルインチューブ型よりセラミックス製造法の特異性並びにコンパクト性から有利である。(2)ブロック型セラミックス硫酸蒸発器熱交換部のセラミックスブロック実寸法の試作を行い、製作が可能であることを実証した。(3)セラミックス製熱交換部用セラミックス材の硫酸腐食選定試験の結果、炭化ケイ素のほうが窒化ケイ素より優れていることがわかった。(4)セラミックス製熱交換部用セラミックス素材において新規開発した反応焼結型炭化ケイ素は、平均強度が1200MPaの世界最強値を達成した。(5)同上の素材の接合試験を実施した結果、接合強度が500MPaの世界高強度接合強度を達成するとともに、硫酸蒸発器構造体の発生応力レベルに対して十分の接合強度を有していることがわかった。以上の結果から、ブロック型セラミックス製熱交換器実機の製作が近い将来において可能であるとの見通しを得た。

論文

Development of B$$_{4}$$C-carbon fiber composite ceramics as plasma facing materials in nuclear fusion reactor, 3; Heat resistance evaluation by electron beam irradiation and by in situ plasma discharge in JT-60

神保 龍太郎*; 西堂 雅博; 中村 和幸; 秋場 真人; 鈴木 哲; 大楽 正幸; 中川 師央*; 鈴木 康隆*; 千葉 秋雄*; 後藤 純隆*

Journal of the Ceramic Society of Japan, International Edition, 105, p.1179 - 1187, 1997/00

C/C材の次世代のプラズマ対向材料として、B$$_{4}$$Cと炭素繊維から成る複合セラミックスを作り、電子ビームとJT-60のプラズマによる熱負荷試験を行って、耐熱性を評価した。高熱伝導性の縦糸と高強度で折れ難い横糸の炭素繊維から成る平織り布にB$$_{4}$$Cを含浸後に、渦巻状にして加圧焼結した複合セラミックスで作ったタイルは、22MW/m$$^{2}$$の電子ビーム照射(5秒,2500$$^{circ}$$C)によっても破損しなかった。さらに、JT-60のダイバータに設置し、中性粒子入射加熱(30MW,2秒)を含む15秒のプラズマ放電を繰り返し(572回)行っても、クラックの発生は見られなかった。

論文

Evaluation of defect rate in ceramic coating film

河村 弘; 蓼沼 克嘉*; 内田 勝秀*; 宮島 生欣*; 中田 宏勝

Journal of the Ceramic Society of Japan, International Edition, 97, p.1403 - 1408, 1989/00

一般的にセラミックスコーティングは、産業機械部品、圧延用ローラー等の表面処理として行われており、そのコーティング膜に種々の機能を持たせて用いられている。そのなかでも、特に水素ガス等による腐食雰囲気で腐食防止用膜としてコーティング膜を用いる場合には、より厳しく、しかも定量的なコーティング膜の欠陥率評価が必要になるが、そのような欠陥率評価技術は確率されていないのが現状である。一方、原子力分野、特に核融合開発の分野においても、構造材からのトリチウム透過防止、第一壁材の表面保護等あるいはトリチウム製造用照射容器材の水素脆化防止のためにセラミックスコーティングが行われようとしている。本論文では、特にトリチウム製造用照射容器材の水素脆化防止膜として考えられているセラミックスコーティング膜について行った各種欠陥率評価手法の検討結果を報告する。

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