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論文

Retreat from stress; Rattling in a planar coordination

末國 晃一郎*; Lee, C. H.*; 田中 博己*; 西堀 英治*; 中村 篤*; 笠井 秀隆*; 森 仁志*; 臼井 秀知*; 越智 正之*; 長谷川 巧*; et al.

Advanced Materials, 30(13), p.1706230_1 - 1706230_6, 2018/03

 被引用回数:6 パーセンタイル:13.58(Chemistry, Multidisciplinary)

高性能デバイスとしての熱電材料には、高い電気伝導度と低い熱伝導度という相反する要求を同時に満たす必要がある。本研究では、テトラへドライト(Cu,Zn)$$_{12}$$(Sb,As)$$_{4}$$S$$_{13}$$の結晶構造とフォノンダイナミクスを調べ、平面内に配位している銅原子のラットリング運動がフォノンを効率良く散乱することを見出した。これらの知見は、平面配位構造を有する高性能熱電材料の新たな開発指針を与えるものである。

論文

Investigation of microstructure in additive manufactured Inconel 625 by spatially resolved neutron transmission spectroscopy

Tremsin, A. S.*; Gao, Y.*; Dial, L. C.*; Grazzi, F.*; 篠原 武尚

Science and Technology of Advanced Materials, 17(1), p.324 - 336, 2016/07

 被引用回数:9 パーセンタイル:38.68(Materials Science, Multidisciplinary)

Non-destructive testing techniques based on neutron imaging and diffraction can provide information on the internal structure of relatively thick metal samples (up to several cm), which are opaque to other conventional non-destructive methods. Spatially resolved neutron transmission spectroscopy is an extension of traditional neutron radiography, where multiple images are acquired simultaneously, each corresponding to a narrow range of energy. The analysis of transmission spectra enables studies of bulk microstructures at the spatial resolution comparable to the detector pixel. In this study we demonstrate the possibility of imaging (with about 100 $$mu$$ m resolution) distribution of some microstructure properties, such as residual strain, texture, voids and impurities in Inconel 625 samples manufactured with an additive manufacturing method called direct metal laser melting (DMLM).

論文

The Study on application of laser technology for the reactor core dismantling

岩井 紘基; 中村 保之; 水井 宏之; 佐野 一哉; 森下 喜嗣

Proceedings of 7th International Congress on Laser Advanced Materials Processing (LAMP 2015) (Internet), 4 Pages, 2015/08

「ふげん」原子炉領域は、約25年間の運転により構造材が放射化され、放射能レベルが比較的高い。また、圧力管とカランドリア管をそれぞれ224本内蔵する二重管で構成される複雑で狭隘な構造であり、原子炉上下部及び側部は厚板部材(最大板厚150mm)からなる積層構造となっている。さらに、この原子炉領域の構造材は、炭素鋼,ステンレス鋼,ジルコニウム合金,アルミニウム,コンクリート等、多種材料から構成される特徴を有する。この原子炉領域の解体は、構造材が放射化していることや酸化しやすいジルコニウム合金を使用していることにも留意して、切断時の放射性粉じん等による被ばく低減及び発火防止対策の観点から、水中にて遠隔で解体する計画としている。原子炉領域の解体工期短縮及び二次廃棄物発生量の低減が可能な切断工法を選定するために、国内外の廃止措置で適用実績のある切断工法を調査するとともに、切断試験によりデータ取得を行い、レーザ切断工法を機関工法として選定した。本発表では、「ふげん」の廃止措置状況及びレーザ技術開発状況について紹介する。

論文

Surface modification effects on hydrogen absorption property of a hydrogen storage alloy by short pulse laser irradiation

阿部 浩之; 下村 拓也; 徳平 真之介*; 島田 幸洋*; 竹仲 佑介*; 古山 雄太*; 西村 昭彦; 内田 裕久*; 大道 博行; 大島 武

Proceedings of 7th International Congress on Laser Advanced Materials Processing (LAMP 2015) (Internet), 4 Pages, 2015/08

短パルスレーザー(ナノ秒,フェムト秒)を水素吸蔵合金表面層に照射し、水素吸蔵能向上を目指す表面改質実験を行った。レーザー条件をパルス幅100fsec、エネルギー0.2-3.4mJ/pulseとして、水素吸蔵合金LaNi$$_{4.6}$$Al$$_{0.4}$$合金に照射することで表面の局所構造を変化させ、この吸蔵合金の初期水素吸蔵反応とレーザー照射との相関について調べた。その結果、フルエンスで2.0mJ/cm$$^{2}$$付近でのレーザー照射したサンプルは未照射サンプルに比べ、1.5-3.0倍水素吸蔵初期反応速度が速くなり水素吸蔵能が向上することを見いだした。これによりレーザー照射は水素吸蔵材料の表面改質に有効であると結論づけられる。

論文

Novel electrothermodynamic power generation

Kim, Y.*; Kim, J.*; 山中 暁*; 中島 啓*; 小川 孝*; 芹沢 毅*; 田中 裕久*; 馬場 将亮*; 福田 竜生; 吉井 賢資; et al.

Advanced Energy Materials, 5(13), p.1401942_1 - 1401942_6, 2015/07

空中に廃棄されている自動車排ガスの廃熱の再利用は、現在社会のエネルギー問題の重要な位置を占めるが、その一つとして強誘電体(焦電体)の誘電・焦電効果を応用したエネルギー回生技術の研究が進められている。焦電体を自動車排ガス中に設置するとともに、エンジン運転に伴う熱振動に同期した電場を外部から加えることで、回生エネルギーは大幅に上昇する。本研究ではこの時用いる取り出し電気回路の改良を行うとともに、典型的な焦電体PbZr$$_x$$Ti$$_{1-x}$$O$$_3$$(PZT)を用いて実際に有効活用できる回生エネルギーが非常に小さいながらもプラスであることを初めて確認した。また回生運転と同時測定した時分割X線回折により、焦電体の結晶構造の変化やドメイン比といったミクロな機構に関する知見を得るとともに、さらに実機エンジンを用いた試験でも実際に有効活用できる回生エネルギーの取得を確認できた。

論文

X-ray line profile study on shot/laser-peened stainless steel

熊谷 正芳*; 秋田 貢一; 今福 宗行*; 大谷 眞一*

Advanced Materials Research, 996, p.39 - 44, 2014/08

 被引用回数:3 パーセンタイル:6.77

ショットピーニング(SP)およびレーザーピーニング(LP)を施工したオーステナイトステンレス鋼の微視組織をX線ラインプロファイル解析法によって調査した。SP、LPの両試験片ともほぼ同様の残留応力深さ分布を有するが、微視組織はピーニング施工表面のみならず、表面から数ミクロン深さにおいても微視組織は異なっていた。転位密度はSP試験片のほうがLP試験片よりも高く、また、結晶子サイズはSPのほうがLPよりも小さかった。

論文

Evaluation of welding residual stresses using diffraction spot trace method

鈴木 賢治*; 菖蒲 敬久; 城 鮎美; Zhang, S.*

Advanced Materials Research, 996, p.76 - 81, 2014/08

A diffraction spot trace method (DSTM) is very useful to measure internal stresses of materials with coarse grains. In this study, validity of the DSTM was examined using high energy synchrotron X-ray of 70 keV. The specimen was a welded plate of austenitic stainless steel (SUS316L). The thickness of the specimen was 9 mm. The improved spiral slit system was used, and PILATUS was used as an area detector. It was difficult to detect the high energy X-rays due to the reduction of counting efficiency of the PILATUS. However, the residual stress map of the welding specimen was obtained by long exposure time. The residual stresses of the welding specimen were simulated by a finite element method (FEM). The outline of the residual stress measured by the DSTM coincided with that by the FEM.

論文

Very high cycle fatigue in pulsed high power spallation neutron source

Xiong, Z.*; 二川 正敏; 直江 崇; 前川 克廣*

Advanced Materials Research, 891-892, p.536 - 541, 2014/03

 被引用回数:5 パーセンタイル:2.99

核破砕中性子源水銀ターゲットの容器構造材として用いられているオーステナイト系ステンレス鋼SUS316Lの陽子及び中性子照射環境における超高サイクルの疲労強度について調べるために、SUS316L及び照射による硬化を模擬したSUS316Lの冷間圧延材を用いて、水銀ターゲット容器で生じるひずみ速度10$$^2$$S$$^{-1}$$に相当する高ひずみ速度での負荷が可能である超音波疲労試験を実施した。その結果、通常の疲労試験(10$$^{-3}sim$$10s$$^{-1}$$)と比較して、ひずみ速度効果により疲労強度が2割程度上昇すること、疲労過程で発生する複数の閉じた微小亀裂の周囲で生じる熱弾性効果により、破断直前に急激な温度上昇(約300$$^circ$$C)が生じることを明らかにした。また、微小亀裂が生じた試料の残強度を確認した結果、受け入れ材と同等の残強度があることを確認した。

論文

Cation and anion exchange membranes prepared by radiation-induced graft polymerization for application in electrodialysis

Chen, J.; 浅野 雅春; 前川 康成

Advanced Materials Research, 881-883, p.1157 - 1160, 2014/01

 被引用回数:1 パーセンタイル:30.1

電気透析では、イオン交換膜と電力を利用してイオン性物質を分離できるため、陽極及び陰極の間に、陰イオンのみを透過させる陰イオン交換膜と陽イオンのみを透過させる陽イオン交換膜を交互に配置し、原水を流すことで、イオン性物質が除去できる。電気透析の最も重要な構成部材であるイオン交換膜は、主として化学的な方法で作製されているが、特性などはほとんど明らかにされておらず、十分に実用的なものが得られているとは言い難い。そこで、我々は、高分子フィルムを基材として、放射線グラフト重合を利用することで、様々な陽イオン交換膜及び陰イオン交換膜を作製し、電気透析用イオン交換膜としての必要性能を評価した。更に、セシウムイオン水溶液を模擬溶液及び電極液とする、模擬溶液を用いてセシウムイオン分離効果を評価した。その結果、作製したグラフト型イオン交換膜のイオン性物質の除去速度はイオン交換容量の増加とともに速くなる一方、イオン性物質の最大除去率はイオン交換容量の減少とともに増加することが分かった。

論文

Transformation strain and texture evolution during diffusional phase transformation of low alloy steels studied by neutron diffraction

徐 平光; 友田 陽*; Vogel, S. C.*; 鈴木 徹也*; 米村 雅雄*; 神山 崇*

Reviews on Advanced Materials Science, 33(5), p.389 - 395, 2013/08

The ferrite-to-austenite transformation during heating and the austenite-to-ferrite transformation during cooling were ${it in situ}$ investigated by KEK/SIRIUS and LANSCE/HIPPO neutron diffractometers under the stress-free condition. The deviation of ferrite lattice parameter from the linear thermal expansion and contraction during heating and cooling suggested the compressive strain occurred in ferrite phase. The texture memory effect between the cold compression texture of initial martensite and the final texture of ferrite after $$alpha$$-$$gamma$$-$$alpha$$ phase transformation was interrupted by the static recrystallization of martensite during step-by-step heating, revealing that the occurrence of texture memory effect was not directly related to the deformation stored energy but related to the transformation strain and the strong variant selection for nucleation.

論文

Synthesis of a Ni-containing porous SiOC material from polyphenylmethylsiloxane by a direct foaming technique

出崎 亮; Colombo, P.*

Advanced Engineering Materials, 14(12), p.1116 - 1122, 2012/12

 被引用回数:5 パーセンタイル:78.86(Materials Science, Multidisciplinary)

A Ni-containing porous silicon oxycarbide (SiOC) material was synthesized from a blend of polyphenylmethylsiloxane (PPMS), azodicarbonamide and nickel(II) acetylacetonate by a direct foaming technique. Homogeneous foaming of PPMS with well-controlled macropore size distribution in the range of 0.1-0.5 mm was achieved, by controlling parameters such as the composition of starting mixture, the heating rate and the sample aspect ratio. A porous SiOC material with metallic Ni was obtained by pyrolysis below 900$$^{circ}$$C in Ar. However, open porosity of the obtained porous SiOC was about only 37%. Therefore, the addition of fillers or an extraction treatment process were examined in order to obtain high levels of open, interconnected porosity. It was found that the extraction treatment of foamed PPMS by ethanol is effective in producing highly open porous SiOC ceramics. The Ni-containing porous SiOC material synthesized by this treatment possessed an open porosity of about 70% and gas permeability constant of 4.10$$times$$10$$^{-10}$$ for Darcian permeability constant and 3.17$$times$$10$$^{-6}$$ for non-Darcian permeability constant. These values are sufficiently high for its application as a catalyst material. According to the results above, the synthesis of a Ni-catalyst supported on a porous SiOC ceramic by a simple one-pot process was demonstrated.

論文

Phase-change materials; Vibrational softening upon crystallization and its impact on thermal properties

松永 利之*; 山田 昇*; 小島 理恵*; 社本 真一; 佐藤 真直*; 谷田 肇*; 宇留賀 朋哉*; 小原 伸司*; 高田 昌樹*; Zalden, P.*; et al.

Advanced Functional Materials, 21(12), p.2232 - 2239, 2011/06

 被引用回数:72 パーセンタイル:5(Chemistry, Multidisciplinary)

相変化材料のアモルファスと結晶状態の熱特性は顕著な違いを示しており、それは結晶相におけるより大きな温度因子であり、またより際立った非調和的な振舞いである。これらの発見は結晶化における結合の変化に関連している。

論文

Reverse Monte Carlo simulation approach on the amorphous structure of C$$_{59}$$N

Ferdows, M.; 鈴谷 賢太郎; 川北 至信; 小原 真司*; 樹神 克明; 山本 和典; 社本 真一; 平田 孝道*; 表 研次*; 笠間 泰彦*; et al.

Abstracts of 7th International Symposium on Advanced Materials in Asia-Pacific (NT 2010)/JAIST International Symposium on Nano Technology 2010 (7th ISAMAP), p.25 - 28, 2010/09

ヘテロフラーレンC$$_{59}$$Nのアモルファス構造を研究するために、パルス中性子粉末回折データを用いて、逆モンテカルロシミュレーション解析を行った。散乱関数S(Q)は、構造が不定形であることを示している。一方、原子2体分布関数(PDF)は、局所構造が、C$$_{60}$$の構造と類似していることを示している。得られた構造は、初期モデルに強く依存する。逆モンテカルロシミュレーション法の問題について議論する。

論文

Hydrogenation and dehydrogenation of passivated aluminum under high pressure

齋藤 寛之; 町田 晃彦; 櫻井 陽子; 片山 芳則; 青木 勝敏

Proceedings of 18th International Symposium on Processing and Fabrication of Advanced Materials (PFAM-18), p.75 - 80, 2009/12

The van't Hoff equation predicts that aluminum metal is hydrogenated to form the hydride, AlH$$_{3}$$, at hydrogen pressures above 0.7 GPa at room temperature. Here we demonstrate that passivated aluminum has been hydrogenated with hydrogen fluid to form AlH$$_{3}$$ at 8.9 GPa and 600 $$^{circ}$$C. The hydrogenation and dehydrogenation reactions were investigated in situ by synchrotron radiation X-ray diffraction measurements. The relationship between the hydrogenation reaction yield and heat treatment conditions was examined to reveal the mechanism of hydrogenation. The oxide layer prevented the hydrogenation below 550 $$^{circ}$$C, the oxide layer seemed to be partly removed or modified by pressure-temperature treatment above 6 GPa and 600 $$^{circ}$$C. The hydrogenation pressure of 9 GPa for passivated aluminum was reduced to 6 GPa.

論文

First-principles study on the decohesion of grain boundary by hydrogen trapping in Aluminum and other metals

山口 正剛; 海老原 健一; 板倉 充洋; 門吉 朋子*; 鈴土 知明; 蕪木 英雄

Proceedings of 18th International Symposium on Processing and Fabrication of Advanced Materials (PFAM-18), p.65 - 74, 2009/12

一般的に、表面エネルギー低下説は水素脆化メカニズムとしては可能性が低いとされてきた。それは、水素がどのぐらい表面や粒界にトラップされるかがよくわかっていないことが大きな理由の一つである。そこで、われわれは第一原理計算により、鉄,アルミ,銅の粒界とその破面において水素がどのぐらいトラップされるかを調べた。その結果、粒界の凝集エネルギーが水素トラップにより大きく低下することを見いだし、表面エネルギー低下説によって水素脆化が生じる可能性が示唆される。

論文

Bioleaching of enargite by arsenic-tolerant $$Acidithiobacillus$$ $$ferrooxidans$$

笹木 圭子*; 高次 晃一郎*; 平島 剛*; 香西 直文; 大貫 敏彦; Tuovinen, O. H.*

Advanced Materials Research, 71-73, p.485 - 488, 2009/05

 被引用回数:3 パーセンタイル:8.81

ヒ素耐性鉄酸化菌を用いてヒ素含有鉱物であるenargiteの溶解を行い、ヒ酸を含む2次鉱物が生成することを明らかにした。

論文

Synthesis of SiC based fibers with continuous pore structure by melt-spinning and controlled curing method

北 憲一郎; 成澤 雅紀*; 間渕 博*; 伊藤 正義*; 杉本 雅樹; 吉川 正人

Advanced Materials Research, 66, p.5 - 8, 2009/04

 被引用回数:2 パーセンタイル:25.24

Silicon carbide (SiC) based micro fibers with continuous pore structures were synthesized by the precursor method from the polymer blend which contained polycarbosilane (PCS) and polymethylhydrosiloxane (H-oil). The pores in the fibers were formed during melt-spinning. In order to find the main cause of making the pore structures, we tried to investigate the characteristics of the precursor during the melt-spinning. It was found that Si-H bond in H-oil caused hydrogen gas evolution during the heating and the desaturation of the gas during the melt spinning. It was considered that the adjustment of the hydrogen solubility of melting polymer blend enables to make pores in the fibers.

論文

Surface modification and deuterium retention in tungsten and molybdenum exposed to low-energy, high flux deuterium plasmas

Alimov, V.; 洲 亘; Roth, J.*; Komarov, D. A.*; Lindig, S.*; 磯部 兼嗣; 中村 博文; 山西 敏彦

Advanced Materials Research, 59, p.42 - 45, 2009/00

 パーセンタイル:100

This work deals with deuterium retention in single-crystalline and polycrystalline W and Mo exposed to low-energy (38-200 eV/D) and high ion flux deuterium plasmas at temperatures in the range from 303 to 783 K. The D retention and depth profiles were examined with thermal desorption spectroscopy (TDS) and the nuclear reaction. The surface morphology of the plasma-exposed W and Mo samples was investigated by scanning electron microscope. In W and Mo single-crystalline and polycrystalline materials exposed to the 38 and 200 eV D plasmas to ion fluences, in the range from 2E24 to 1E26 D/m$$^{2}$$, the D retention increases with the exposure and then decreases as the temperature grows further. For polycrystalline samples exposed at temperatures above 350 K, the D retention in the bulk (far beyond the ion range) is dominant.

論文

NMR investigation of quadrupole order parameter in actinide dioxides

徳永 陽; 本間 佳哉*; 神戸 振作; 青木 大*; 酒井 宏典; 中堂 博之; 生嶋 健司*; 山本 悦嗣; 中村 彰夫; 塩川 佳伸*; et al.

Journal of Optoelectronics and Advanced Materials, 10(7), p.1663 - 1665, 2008/07

アクチノイドや希土類元素を含むf電子系化合物の多様な物性の背後には、f電子が持つ多極子の自由度が隠されている。この多極子の自由度が最も顕著に現れるのが多極子秩序と呼ばれる現象である。講演ではわれわれが行った二酸化ネプツニウム単結晶を用いた核磁気共鳴研究の結果を中心に、この新奇な秩序相について紹介する。また低温の電子状態について二酸化ウラニウムや二酸化プルトニウムとの比較も行う。

論文

Superconductivity in e$$_g$$ orbital systems with multi-Fermi-surface

久保 勝規

Journal of Optoelectronics and Advanced Materials, 10(7), p.1683 - 1687, 2008/07

揺らぎ交換近似によって正方格子上のe$$_g$$軌道系の超伝導を調べる。そのような多軌道系では、偶パリティ・スピン三重項や奇パリティ・スピン一重項状態が、電子対を反対称的な軌道を用いて構成することによって可能となる。実際、そのような状態は2つの軌道が同じフェルミ面を持つ2軌道ハバードモデルで実現することがわかっている。本研究で考えるe$$_g$$軌道系の特徴は、Slater-Koster積分の比によって、フェルミ面の数や形状が変わることである。そして計算の結果、Fulde-Ferrell-Larkin-Ovchinnikov状態のような有限の重心運動量を持つ、偶パリティ・スピン三重項や奇パリティ・スピン一重項が無磁場下でも実現することがわかった。2つのフェルミ面が似た形状を持つときには、それらの中心を結ぶ運動量を持つ超伝導対状態が安定化されるのである。

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