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/water nanofluid吉田 亨次*; 真田 雄介*; 山口 敏男*; 松浦 直人*; 玉造 博夢; 内山 裕士*
Journal of Molecular Liquids, 366, p.120218_1 - 120218_9, 2022/11
被引用回数：1 パーセンタイル：16.81(Chemistry, Physical)The translational, rotational, and phonon dynamics of water in zirconium oxide (ZrO) nanofluid were investigated by quasi-elastic neutron scattering, 
O NMR relaxation, and inelastic X-ray scattering, respectively. The particle size of ZrO is 3 
100 nm, and the concentration of ZrO nanoparticles is 5, 10, 20, and 30 wt%. The translational and rotational motions of water molecules become retarded with increasing the concentration of ZrO. This indicates that there is an attractive interaction between water molecules and the surface of the nanoparticles. The high-frequency sound velocity of the nanofluid obtained from phonon dynamics measurements is slightly larger than that of pure water although it is not much difference compared to the case of the translation and rotation. These findings indicate that water dynamics in the nanofluid is different from that of the bulk. It might be reasons for the enhancement of the thermal conductivity of the nanofluid.
吉田 亨次*; 井上 拓也*; 鳥越 基克*; 山田 武*; 柴田 薫; 山口 敏男*
Journal of Chemical Physics, 149(12), p.124502_1 - 124502_10, 2018/09
被引用回数：4 パーセンタイル：17.83(Chemistry, Physical)異なる幾つかの、グリシン濃度, pH、および充填率(=グリシン溶液の質量/MCM-41の乾燥質量))をパラメーターとして、メソポーラスシリカ(MCM-41)に閉じ込められたグリシン水溶液の示差走査熱量測定、X線回折および準弾性中性子散乱(QENS)を305-180Kの温度範囲で実施して、グリシン水溶液の熱的挙動, 構造、および動的特性に対する閉じ込め効果を検討した。
斉藤 淳一; 武末 尚久*; 朝倉 和基*; 木場 知将*
no journal, ,
ペロブスカイト強誘電体ビスマスフェライト(BiFeO
)は、大きな自発分極を持つことから、鉛フリー圧電素子としての応用が期待されている。しかし、この物質を固相法で焼結すると、電気伝導性は幾分高くなり、分極処理で配向多結晶体を得ることが難しくなる。この課題への対策として、BiFeOに同種の物質を固溶させることが考えられる。よって、本研究ではBiFeOをモデルテンプレートとして、純粋系と固溶体(置換)系のモデルを用いて分子軌道計算を行い、BiFeOの電気伝導性の原因を調べ、絶縁性を高める対策について考察した。なお、数々の先行研究で伝導性の原因は示唆され、対策を講じられているが、当グループの固溶体合成方針を固定するためのものである。
固溶体の作製と圧電性の測定斉藤 淳一; 朝倉 和基*; 木場 知将*; 武末 尚久*
no journal, ,
近年、非鉛圧電材料の研究が盛んに行われている。そのような状況を踏まえて、以前、本研究グループでは、ペロブスカイト強誘電体チタン酸鉛と同チタン酸ビスマスナトリウム(BNT)について、分子軌道計算を行った。両者の結果を比較したところ、BiがPbの代替元素になり得ることを確認した。その結果、BNTは非鉛材の開発に有効であることが分かった。そこで、本研究ではナノ粉体原料を用いて、BNTと同ペロブスカイト酸化物ジルコニウム酸バリウム(BZ)や、他のABO酸化物との固溶体を作製し、誘電率測定、X線回折によってモルフォトロピック相境界を調査し、当相境界近傍のBiベース固溶体の圧電定数を調査した。
斉藤 淳一; 木場 知将*; 朝倉 和基*; 武末 尚久*
no journal, ,
近年、様々な科学・産業の分野でナノ粒子の研究が行われるようになった。この種の研究は、セラミックスの分野でも大変盛んで、現在までに数多くの研究が行われてきた。その中で、チタン酸バリウムや、同種の物質の単結晶直方体ナノ粒子を、高密度で配向集積させる研究が注目されている。この研究は、これからの誘電体デバイス開発に資することが大いに期待されている。現在、この種の先端技術はディップコート法やスプレーコート法であるが、より簡易な方法で集積できればプロセス単純化の利得につながる。そこで、本研究ではチタン酸バリウムの単結晶直方体ナノ粒子に単純に力学揺動を与え、高密度配向集積への影響をX線回折によって調査した。
斉藤 淳一; 武末 尚久*; 木場 知将*; 工藤 淳貴*; 松尾 直樹*
no journal, ,
In general, piezoelectrics show their highest performance if they are single crystals. However, many of the growth procedures are time-consuming and unpractical, which results in our choice of the sintered polycrystal ceramics for practical use. This general situation causes trade-off between the performance and the effort of process, which motivated us to develop a simple process to obtain the highly-oriented dense integration of piezoelectric single-crystal nanoparticles. Intuitibely saying, the expected process can be realized by using cube- or rectangular-shaped particles, because their plane-to-plane contacts allow their crystallographically oriented ordering to include quite a little space among them. Such the particle is called nanocube, and there have been found the several kinds so far. For this work, the most adequate nanocube is of barium titanate (BT); therefore, we decided to choose BT nanocubes as the model system and exploit a shape of real dices as imitations of the nanocubes for a first trial experiment of this work. In this experiment, dices are mechanically agitated or pressed in soft mediums such as polyvinyl alcohol, and continuous monitoring of the dices are done during the mechanical operations. The results will be presented in the meeting.
斉藤 淳一; 木場 知将*; 工藤 淳貴*; 松尾 直樹*; 武末 尚久*
no journal, ,
We fabricated nanocube crystals of barium titanate by hydrothermal synthesis and also solvothermal, according to the methods of prior studies. Each particle is the single crystal and has the well-known conventional crystal structure, which was confirmed by TEM and X-ray diffraction. Currently, we are trying to build the oriented dense assemblage by mechanical operations such as stirring the particles in a small container, based on the previous imitation experiment with real dices stirred in a cylinder. How our praticles are crystallographically oriented and ordered were confirmed by X-ray diffraction in various conditions of the operations. The result will be presented in the meeting.
斉藤 淳一; 工藤 淳貴*; 木場 知将*; 松尾 直樹*; 武末 尚久*
no journal, ,
We synthesized single-crystal nancubes of barium titanate (BT), known as a typical perovskite ferroelectrics, by hydrothermal synthesis and also solvothermal. Typical forms of the nanocubes are given. The next stage of this fabrication includes integration and solid-solutionaizing BT nanocubes with other similar substances; the former is expected to provide large spontaneous electric polarization of the single-crystal level, and the latter gigantic piezoelectric response, called morphotropic phase boundary effect; we have already been working on the former, so we subsequently decided to work on the latter. In this work, we try the same synthesis methods involving zirconia or zirconium complex for a zirconium substitute to titanium. The obtained substance will be investigated by TEM, X-ray diffraction, and dielectric measurements. The result will be presented in the meeting.
斉藤 淳一; 松尾 直樹*; 木場 知将*; 工藤 淳貴*; 武末 尚久*
no journal, ,
We synthesized single-crystal nancubes of barium titanate (BT), known as a typical perovskite ferroelectrics, by hydrothermal synthesis and also solvothermal; our pressed and sintered sample shows typical temperature dependence of capacitance of BT. The next stage of this fabrication includes crystallographically highly oriented dense integration and solid-solutionaizing BT nanocubes with other similar substances; the former is expected to provide large spontaneous electric polarization of the single-crystal level, and the latter gigantic piezoelectric response, called morphotropic phase boundary effect. We have already been working on the former by mechanical agitation, e.g. stirring the nanocubes in a small container; we obtained typical data of X-ray diffraction of BT and found a tendency for our nanocubes to be oriented therefore, we subsequently decided to work on the latter. In this work, we try the same synthesis methods involving zirconia or zirconium complex for a zirconium substitute to titanium and also calcium hydroxide for calcium to barium. Conventionally sintered polycrystal samples of this system are known to show high performances as piezoelectrics, so it is possible that our integrations show the higher performance than the conventional samples. The obtained substance will be investigated by TEM, X-ray diffraction, and dielectric measurements. The result will be presented in the meeting.
斉藤 淳一; 工藤 淳貴*; 木場 知将*; 松尾 直樹*; Park, S. K.*; 武末 尚久*
no journal, ,
ナトリウムの新しい応用先として酸化物圧電素子が考えられる。ペロブスカイト強誘電体正方晶チタン酸バリウム(BT)はその基盤となる材料である。開発要素として単結晶ナノキューブの集積化と固溶体化が挙げられる。前者は大きな自発分極を与え、後者は大きな圧電応答を与える。本研究では後者を実現するために、BTを類似物質ジルコニウム酸バリウム(BZ)と固溶させ、当固溶体のナノキューブを合成することを目的とした。当固溶を行うにあたっては、BTの原料である酸化チタン(TiO)に対してジルコニア(ZrO)を使用し、BTナノキューブの水熱合成法と同じ方法を試みた。得られた物質の評価には、X線回折および透過電顕を用いた。
斉藤 淳一; 木場 知将*; 工藤 淳貴*; 松尾 直樹*; Park, S. K.*; 武末 尚久*
no journal, ,
近年、様々な科学・産業の分野でナノ粒子の研究が行われるようになった。この種の研究は、セラミックスの分野でも大変盛んである。その中で、誘電体デバイスへの応用が多いに期待されていることから、チタン酸バリウムやナトリウム酸化物を含む同種の物質の単結晶直方体ナノ粒子を、配向集積させる研究が注目されている。本研究ではナトリウム酸化物を含む酸化圧電デバイスの開発を目標に、その基礎材料となるチタン酸バリウムの簡易な配向集積法を模索するために、コロナ放電下でナノキューブを配向させた。
斉藤 淳一; 松尾 直樹*; 木場 知将*; 工藤 淳貴*; Park, S. K.*; 武末 尚久*
no journal, ,
ナトリウムの新しい応用先として酸化物圧電素子が考えられる。ペロブスカイト強誘電体正方晶チタン酸バリウム(BT)はその基盤となる材料である。開発要素として単結晶ナノキューブの集積化と固溶体化が挙げられる。前者は大きな自発分極を与え、後者は大きな圧電応答を与える。本研究では後者を実現するために、BTを類似物質ジルコニウム酸バリウム(BZ)ならびにチタン酸カルシウム(CT)と固溶させ、当固溶体のナノキューブを合成することを目的とした。当固溶を行うにあたっては、BTの原料である酸化チタン(TiO)に対してジルコニア(ZrO)を使用し、同じくBTの原料である水酸化バリウム(Ba(OH))に対して水酸化カルシウム(Ca(OH))を使用して、BTナノキューブの水熱合成法と同じ方法を試みた。得られた物質の評価には、X線回折および透過電顕を用いた。
武末 尚久*; 斉藤 淳一
no journal, ,
Ferroelectrics are substances that exhibit energy storage, energy conversion between force, electricity, and heat, and polarization switching. These properties are widespread and deeply permeated into current technologies. Since our technologies will progress rapidly after the present, correspondingly ferroelectric properties need to be extensively explored and developed. We think that there are basically two kinds of conventional approaches to this goal; the one is synthesis by controlling chemical compositions of the substances, and the other the textures. We chose the former approach and employed template crystals with a perovskite-type structure. The reason for our choice is based on a fact that ferroelectricity emerges in many of the perovskite types, and also another one that a variety of ionic substitutes to the templates are available for both modeling and synthesis. Previously, our group performed molecular orbital calculations by using the template crystals. In the modeling process, being conscious of both environmental consideration and effective use of conserved natural resources, we decided to use the lead-free crystals including abundant elements. By the calculations, we predicted that a solid solution of barium titanate with marine substance sodium chloride, designated as (NaxBa1-x)Ti(O1-x/3Clx/3)3, possibly possesses the good properties. In order to verify our prediction, we synthesized samples of the predicted system by sintering, and by measuring their physical properties we investigated whether excellent ferroelectricity could be obtained. In this talk, we will mainly present the results of permittivities with respect to temperature.
笠継 拓海*; 江口 友渡*; 藤谷 惇*; 武末 尚久*; 斉藤 淳一
no journal, ,
本研究では、ナトリウムを利用したペロブスカイト鉛フリー強誘電体の開発を目的として、これまでに分子軌道計算からチタン酸バリウムBaTiOとNaClの固溶体に着目すべき強誘電性が発現することを予想した。これを実証するために、それらの物質を良質原料としてBaTiOとNaClの成分比を変化させてナノ粒子を水熱合成し、X線回折と透過電子顕微鏡観察を用いて結晶性を評価した。その結果、透過電子顕微鏡観察からNaClを固溶したナノ粒子は、固溶していないナノ粒子に比べ、若干小さく(1辺が100nm程度)で角に丸みがあった。また、X線回折からNaClを固溶したナノ粒子は、固溶していないナノ粒子に比べて、結晶構造の正方晶性が弱いことが明らかになった。
江口 友渡*; 笠継 拓海*; 藤谷 惇*; 武末 尚久*; 斉藤 淳一
no journal, ,
本研究は、ナトリウムを利用したペロブスカイト鉛フリー強誘電体の開発を目的として、これまでに分子軌道計算からチタン酸バリウムBaTiOとNaClの固溶体に着目すべき強誘電性が発現することを予想し、これを実証するためにBaTiOとNaClを原料として成分比を変化させてナノ粒子を水熱合成した。さらに、ナノ粒子を用いた焼結体を作製し、キュリー点測定、P-Eヒステリシス測定、圧電定数測定を実施した。その結果、X線回折により焼結体はナノ粒子に比べて、ピークが分裂していることがわかった。これは焼結により正方晶性が強くなったことを示している。この結晶性の変化に伴い、圧電特性が変化すると考えている。
