【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.05.09】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
24UT0055
利用課題名 / Title
ジルコニア微構造解析
利用した実施機関 / Support Institute
東京大学 / Tokyo Univ.
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
外部利用/External Use
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）計測・分析/Advanced Characterization（副 / Sub）-
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）革新的なエネルギー変換を可能とするマテリアル/Materials enabling innovative energy conversion（副 / Sub）マルチマテリアル化技術・次世代高分子マテリアル/Multi-material technologies / Next-generation high-molecular materials
キーワード / Keywords
電子顕微鏡/ Electronic microscope,電子回折/ Electron diffraction,燃料電池/ Fuel cell
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
菅原 陵
所属名 / Affiliation
東ソー株式会社
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
馮 斌,梅谷 順子,オン フェイシェン,今野 友輔,細井 浩平,神宮寺 海音
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
福川 昌宏,近藤 尭之,府川 和弘,飯盛 桂子,寺西亮佑
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）,技術補助/Technical Assistance
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
UT-102：高分解能走査型分析電子顕微鏡
UT-103：高分解能走査型電子顕微鏡
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
Y2O3安定化正方晶ZrO2多結晶（Y-TZP）は、その優れた機械的特性により、重要な構造用セラミックスとなり、光ファイバーコネクタ、研削媒体、精密部品などに使用されている。一方、Y2O3安定化立方晶ZrO2（Y-CSZ）は、その優れた酸素イオン伝導性から、燃料電池の固体電解質材料の候補として研究されている。これらの特性は、Y2O3安定化ZrO2（YSZ）の微細構造と相安定性に大きく依存しており、高性能YSZを創出するには焼結時の微構造発達を解明することが必要とされる。本研究では、種々の焼結条件で得られた2 mol% Y-TZP(2Y)と8 mol% Y-CSZ(8Y)の微細構造を走査型電子顕微鏡（SEM）技術で分析し、焼結過程での微構造発達を調べた。
実験 / Experimental
出発原料として、加水分解法で製造された2Y及び8Y粉末(東ソー製：TZ-2Y，TZ-8Yグレード)を用いた。これらの粉末を一軸プレスで成形して、大気中で焼結させた。焼結体微構造は、SEM(日本電子製：JSM-7000F、JSM-7800F Prime)で調べた。観察試料は、粒径1μmのダイヤモンドスラリーで研磨して熱エッチングしたものを用いた。平均粒径は、プラニメトリック法で測定した。
結果と考察 / Results and Discussion
Fig. 1に、1300℃で20時間焼結した2Y及び8YのSEM像を示す。2Y及び8Yとも残留気孔が存在しており、8Yの粒径は、2Yよりも著しく大きいことが分かる。平均粒径を測定すると、8Yで1.7 mm、2Yで0.25 mmであった。YSZの粒成長機構によれば、粒界に偏析したY3+の量が減少すると粒成長速度が増大することが知られており、この機構は、Y3+の溶質ドラッグ効果によって理解されている。故に、本結果は、2YのY3+粒界偏析量が8Yよりも大きいことを示唆している。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
Fig. 1. SEM images of (a) 2Y and (b) 8Y sintered at 1300℃ for 20 h.
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件