LASER AND MATERIALS PROCESSING
政府の緊急事態宣言の解除を受け、6/1より段階的ではありますが、教員・学生の入構や教育研究活動を再開できる道筋が見えてきました。伊藤研究室では、6月中の段階的活動再開の方針を策定し、これに対応していきます。
研究活動については、現在は、Microsoft Teamsを用いたオンラインゼミを週二回、定期開催しています。昨年秋よりslack等を用いたオンラインでの情報共有網を構築しており、オンライン上での研究活動については、この恩恵を受けています。共同研究等については、Zoom等によるオンライン打ち合わせで対応しています。近々には、現行プロジェクトの研究活動が再開できることを期待しています。
一方、自宅待機期間中には、学生各々がスクリプト言語を用いた実験データ処理の自動化や高度な可視化への対応を進めており、”新しい生活様式” を踏まえた実活動の分散化や短時間化への要請に応えながら、研究活動のアクティビティを維持していきます。
加藤起基君 (2020年3月修了) の研究成果が、Materials Letters 誌に受理されました。論文題目は、「High-speed Epitaxial Growth of M-type Strontium Hexaferrite Films on Sapphire using Metal-Organic Chemical Vapor Deposition and Their Magnetic Property」です。本研究は、本学大学院工学研究院の綿貫竜太先生との共同研究です。
デジタルデータ流通量の増加に伴い、大容量データを長期保管するために磁気記録媒体の記録密度や信頼性の向上が求められています。加藤君は、有機金属化学気相析出 (MOCVD) 法によるM型六方晶フェライト膜の合成プロセスを提案し、その最適合成条件や磁気特性を報告しました。サファイア基板上への高速エピタキシャル成長に成功し、成膜速度 (14 μm/h) は従来の液相法や物理気相成長法の25～1400倍に達する一方、合成したM型六方晶フェライト膜の飽和磁化 (380 emu/cc) は単結晶 (404 emu/cc) に匹敵する値に達しました。
尚、本研究成果の一部は、日本学術振興会科研費・基盤研究 (課題番号：17H03426, 18K03536および20H02477)、横浜工業会・令和元年度学術研究推進援助事業の支援を受けて得られたものです。
K. Kato, R. Watanuki, A. Ito, High-speed Epitaxial Growth of M-type Strontium Hexaferrite Films on Sapphire using Metal-Organic Chemical Vapor Deposition and Their Magnetic Property, Materials Letters. https://doi.org/10.1016/j.matlet.2020.128046
SIP-SM4I プロジェクトで取り組んできた研究成果の一部を、セラミックス誌に解説記事としてまとめました。題目は、「SiC繊維表面への界面制御コーティング技術と力学特性評価」であり、2020年6月号の特集「航空機産業向け先端セラミックス」に掲載されます。宇宙航空研究開発機構 (JAXA) の後藤健先生との共著記事です。本記事には、原朋弘君 (2018年度修了) の研究成果が含まれます。
戦略的イノベーション創造プログラム (SIP: Strategic Innovation Program) 「革新的構造材料 (SM4I: Structural Materials for Innovation」では、「強く、軽く、熱に耐える材料を航空機へ」をモットーに、研究開発が推進されてきました。SiC繊維強化SiCセラミックス複合材料 (SiC-CMC) は、現用の耐熱合金を代替し、タービンブレードの軽量化と耐熱性向上に貢献する材料です。民間機エンジンの高温部材の一部に採用がはじまっていますが、長期運用の安全性を担保し、部材の適用範囲を拡げるためには、SiC繊維とSiCマトリックスの界面に存在する界面コーテイングがカギとなりますが、現行のBNを代替しうる繊維コーティングは未だ開発されていません。
伊藤研究室では、連携機関 (JAXA, JFCC, IHI) とともに、化学気相析出 (CVD) 法を用いたYbシリケート界面制御コーティングを開発しました。開発コーティングは、SiC-CMCに必要な損傷許容性を発現し、ベンチマークとして用いたBN繊維コーティングと同等の破壊制御機能を持つことや、最表面に施したβ-SiC 保護層がマトリックス形成時に接する溶融Siに対して良好な耐性を示すことを実験的に示しました。一連の研究開発成果は、大面積施工プロセスへとスケールアウトしており、熱CVI 炉で製造したSiC-CMC基板の高温曝露試験によって、界面制御コーティングの可能性が確認されつつあることから、今後のSiC-CMC部材への実用化展開が期待されます。
CVD法を用いて繊維束へ界面コーティングを施し、ミニコンポジット化して機械的特性を評価することで、コーティング開発プロセスを大幅に迅速化することが出来ます。伊藤研究室では引き続き、この高速開発サイクルを活用した繊維強化セラミックス複合材料の信頼性向上に向けたコーティング技術および材料探索を行っていきます。
Jianchao Chen氏、後藤 孝教授 (東北大学) との研究成果が、Vacuum 誌に受理されました。論文題目は、「High-speed epitaxial growth of SrTiO3 transparent thick films composed of close-packed nanocolumns using laser chemical vapor deposition」です。
単結晶バルク体や薄膜は、高い透光性を示しますが、平滑な表面からなることから比表面積は小さくなります。一方、多孔質体は、大きな比表面積を有しますが、光の散乱により一般的には不透明となります。もし高い透光性と比表面積を両立した材料を合成することができれば、新たな光触媒材料への応用が期待できます。
本研究では、レーザーCVD法を用いてMgAl2O4単結晶基板上にSrTiO3厚膜を高速エピタキシャル成長させました。SrTiO3厚膜は高い透光性を示し、SEM電顕観察においては緻密な構造が観察されていましたが、TEM電顕観察を通じて、この厚膜はナノサイズのSrTiO3柱状晶が密に集合した構造を持っていることを明らかにしました。
尚、本研究成果の一部は、日本学術振興会科研費・基盤研究 (B) (17H03426) 他の支援を受けて得られたものです。
J. Chen, A. Ito, T. Goto, High-speed epitaxial growth of SrTiO3 transparent thick films composed of close-packed nanocolumns using laser chemical vapor deposition, Vacuum. https://doi.org/10.1016/j.vacuum.2020.109424
2020年度がスタートしました。新4年生3名が加入しました！
伊藤は、2020年度 科研費 基盤研究(B) および 新学術領域研究 公募研究に、それぞれ研究代表者として新規採択されました。松本昭源君は、2020年度笹川科学研究助成および2020年度国大化学会ドクターコーススタートアップ支援に採択されました。
一方、COVID-19の感染拡大防止のため、学生の大学構内への入構禁止が通達されました。伊藤研究室では、コロナ明けに向けて、各自がリモートワークすることにしています。
伊藤暁彦研究室では、2020年度春学期ROUTEプロジェクトに研究テーマを提供しています。気相法による人工宝石もしくは無機蛍光体結晶の育成に興味がある学生の参加をお待ちしております。
本テーマに関連した研究成果が、米国光学学会の速報誌に掲載されたばかりです。いま力を入れている研究トピックスの一つです。
参加方法等は、ROUTEウェブサイトをお読みください。
ROUTEとは：Research Opportunities for UndergraduaTEsの大文字をならべたもので、本学理工学部学生のみなさんが、理工学の最先端の研究に参加できるプロジェクトです。ROUTEを辞書で調べてみると、船の航路、登山のルート等と出ています。我々教員と一緒に、世界へとつながる大海原へ出航、あるいは研究の険しい坂道を登ってみませんか？(本学ROUTEウェブページより)
松本昭源君 (DC1) が、2020年度 国大化学会 ドクターコーススタートアップ支援に採択されました。2020年4月1日(水)、化学棟にて目録授与式がありました。
The 5th International Symposium on New Frontier of Advanced Si-based Ceramics and Composites が、2020年3月29日(日)～4月1日(水) 韓国済州島にて開催され、伊藤が 1st CJK-YSF (Chinese, Japanese and Korean-Young Scientist Forum) にて招待講演を行う予定でしたが、 新型コロナウイルスの感染拡大予防のため中止となりました。
COVID-19により2019年度卒業式・修了式は中止となりましたが、学位授与式は規模縮小して挙行されました。伊藤研究室では、博士課程前期5名が修了 (1名進学・4名就職)、学部生3名が卒業 (3名進学) しました。式典後は、来年度配属生のうち2名を交えて歓送迎の場を持つことが出来ました。
日本学術振興会先進セラミックス第124委員会第160回研究会 「長繊維強化複合材料の創成と信頼性の向上」 が、 2020年3月12日(木) に開催されます。伊藤が、耐環境セラミックスコーティングに関して話題提供発表を予定しています。
※ 2020年3月12日に開催予定の第160回委員会ならびに研究会は、新型コロナウイルスの感染拡大予防のため中止・延期となりました。