研究業績

2002年 4 月から2003年 3 月までの間に本年報以外に発表された論文・解説・総説・著書および口頭発表の概要を発表順に記載しています。各項目はそれぞれ次の内容を示します。
論文等：題名，著者名，誌名または書籍名，要旨
口頭発表：題名，発表者名，発表学協会，発表年月日および開催地，要旨

機能創製研究部門・環境素材研究グループ〈論文〉

Microstructural development of natural hydroxyapatite得た。高濃度スラリーのCVP の等電点はpH4付近であり，

originated from fish bone waste through heat treatment

分散剤濃度が高くなるとCVP値はpH＞ 4 領域で負に大き小澤正邦，鈴木

くシフトした。分散剤濃度が 2 mass％で粘性が最も低く

傑

J. Am. Ceram. Soc., 85［55 ］（2002）1315-17

なり，ニュートン粘性流動を示し分散性が最も向上した。

水産加工のゼロエミッション技術の一環として，魚身CVP 値の変化と粘性（降伏値）による分散性の評価は良残滓として排出される魚あらのセラミックス再資源化のく一致しており，高濃度アルミナスラリーの分散性を評研究を行った。ハイドロキシアパタイトの資源化には無価するのにCVP 測定は有意であることが分った。

機固体成分のみを，純度を高く保って，分離精製することが重要である。魚あらを水洗後，焼成等の処理により，いまセリウムがおもしろい

リン酸カルシウム成分を分離し無機質化する，新しいハ

小澤正邦

イドロシキアパタイトセラミックスの作製法を提案しマテリアルインテグレーション，第16巻，2 月号（2003）

た。作製したセラミックスは，特有の多孔質構造を有し，

19-24

さまざまな応用が期待される。本論文は，米国MRS のホ

キーマテリアルとしてセリウム元素を用いて高機能がームページでトピックス研究として紹介された。

発揮されている材料技術を特集した企画で，本稿は自動車触媒，燃焼排ガス浄化システムにおける応用について

水系高濃度アルミナスラリーの分散特性述べた。現行の自動車排ガス浄化技術におけるセリウム

高木およびセリウム酸化物の役割について解説するととも

修，與語一之，小澤正邦，鈴木傑

材料，51［7］，832−35（2002）に，関連する新材料の開発例についても述べる。筆者ら

アルミナ粒子を用いた水系高濃度スラリーにおいて，が開発したセリウム系助触媒の機能と最近の研究動向に

分散剤の添加濃度を変化させ，スラリーの分散性をコロも触れた。

イド振動電位（CVP）と粘性により検討し以下の結論を

〈口

頭

発

表〉

リン酸カルシウムガラスの内部摩擦

希土類元素を添加したアルミナ担体の耐熱性

坂村雅啓，小澤正邦，鈴木西尾吉豊，小澤正邦，鈴木傑

傑

第33回中部化学関係学協会支部連合学秋季大会，2002

第33回中部化学関係学協会支部連合秋季大会，2002年

年10月，名古屋

10月，名古屋

ガラスの内部摩擦の測定は，ガラス転移温度以下でのガ

アルミナ担体の耐熱性向上のために希土類元素の添加

ラスの力学緩和機構を調べるのに有効な方法である。リンを行い，その添加方法と組成，高温変化を研究した。含酸カルシウムガラスを作製し，その内部摩擦を測定し緩和浸法と均一沈殿法について比較したところ，1100℃まで機構を検討した。50CaO50P2O5，25Na2O5CaO50P2O5 ガラの比表面積では，後者の方が優れていた。XRDで相変化スを中心に強制捩り振動法により，周波数（0.5〜5Hz），を調べたところ生成する結晶相が作製方法によって異な温度（−120〜300℃）の関数として測定した。前者でり，適切な固相反応が耐熱性の向上に影響していること

は，−20℃と200℃付近，後者は−20℃と100℃付近に顕著が推定された。とくにランタン添加アルミナは，比表面な内部摩擦ピークが表れた。これら，低温，高温ピークの積が高く耐熱性にすぐれ，著者らによるこれまでの結果

緩和機構を検討し報告した。

を裏付けるものである。

−39−

スラリーの流動特性（特別講演）

きな影響を与える。セラミックス原料は粉末状が多く，鈴木

しかも個々の粒子は微細化されている。従って，形状制傑

第37回セラミックス技術担当者会議，2002年10月，名御，粒子均一充填には，有機剤の補助を受け液体との混古屋合液，即ちスラリーの流動性が非常に重要になる等を講

セラミックスの製造は，原料−成形−焼成−製品の工演した。

程を経るのが一般的である。最終製品には成形工程が大機能創製研究部門・複合機能研究グループ〈論文〉

グラファイト／圧電体コンポジットの非線形電流−電圧

相転移速度は溶液の濃度が高いほど速く進むこと，生成特性

粒子は凝集しており，1 mol/l までは溶液濃度が低いほ

太田敏孝，山内直人，大門啓志，引地康夫，宮崎英敏，

ど凝集粒径が大きくなり，球状化することが明らかとな

鈴木久男

った。

J. Ceram. Soc. Japan, 110［4］310-313（2002）
導電性フィラーとしてグラファイト，絶縁性マトリッ

Designing of Permittivity vs Temperature Profile forクスとしてPZT及びPNZST圧電セラミックスを用い，エFunctionally Graded PbMg1/3Nb2/3O3-PbTiO3 Ceramics

ポキシ樹脂で固化したコンポジットを作製した。その臨

太田敏孝，藤田

界体積分率付近のコンポジットでは，電気抵抗率が印可

宮崎英敏，鈴木久男

電圧により大きく変化する非線形の電流−電圧特性を示

J. Ceram. Soc. Japan, 110［9］824-827（2002）

純，木村修一，水谷守，引地康夫，した。特にPNZST 系コンポジットにおいては，その相転チタン酸バリウムのようなペロブスカイト型誘電体セ移に伴う歪みに対応して電気抵抗率が電圧の変化に対しラミックスは，高い誘電率を示すが，キュリー点においてオン−オフ的に変化することを見いだした。

てピークを示し，温度依存性が大きいため，シフターやディプレッサーの添加及び複合化によって温度特性の平ZnO系バリスター粒子充填コンポジットの電圧可変PTC

坦化が図られている。本研究では，異なるキュリー点を効果有する二つのペロブスカイト型誘電体（PbMg1/3Nb2/3O3-

苅谷周司，水谷守，太田敏孝，大門啓志，引地康夫，

PbTiO3 系）の組成を固溶により連続的に変化させて積層

宮崎英敏，鈴木久男

することにより，すなわち一つの試料中で一方の面から

J. Ceram. Soc. Japan, 110［4］320-324（2002）

もう一方の面へ組成が傾斜した試料を作製することにより，室温から120℃までの範囲において誘電率の温度特

絶縁性マトリックスと導電性粒子を混合したコンポジ性を制御した。

ットにおいて，導電性粒子の体積分率を増加させていくと，導電性粒子間の接触により導電パスが形成され，ある臨界の体積分率で電気抵抗の急激な減少が起こる。こ鉛系強誘電体セラミックスの傾斜による誘電率−温度特の付近のコンポジットは，高熱膨張性のマトリックスを性の制御用いた場合，PTC 効果を示すことが知られている。本研

八木慎太郎，松井和也，中谷学史，水谷

究では，導電性粒子としてバリスタ特性を示すZnO半導

2002年度傾斜機能材料論文集＜FGM2002＞

守，太田敏孝チタン酸バリウムのようなペロブスカイト型誘電体セ体粒子を用いることにより，印可電圧によってPTC特性

ラミックスは，高い誘電率を示すが，キュリー点においが変化する材料の作製を試みた。

てピークを示し，温度依存性が大きいため，シフターや
4 -HCl-H 2 O系濃厚溶液の加水分解によるチタニア
Ti（OH）

ディプレッサーの添加及び複合化によって温度特性の平凝集粒子の生成坦化が図られている。本研究では，異なるキュリー点を大門啓志，堀場弘輝，楊光，引地康夫，太田敏孝

有する二つのペロブスカイト型誘電体（PbMg1/3Ta2/3O3-

材料，51［6］642-646（2002）

PbTiO3 系）の組成を固溶により連続的に変化させて積層

Cl/Ti 比を 3 に調整した高濃度（0.5〜4.0mol/l）水溶することにより，すなわち一つの試料中で一方の面から液の加水分解条件と生成相と粒子の形態を調べた。はじもう一方の面へ組成が傾斜した試料を作製することによ

めにanatase が生成し，次にrutile への相転移が起こった。

り，−55〜125℃までの範囲の誘電率の平坦化を行った。

−40−

〈口

頭

発

ゼノタイム型LaVO4の合成と性質
鎌田表〉

ナブル性はLaPO4 の添加量が30mass%以上で認められた。

透，和田直斗，松原孝至，大門啓志，太田敏孝，

引地康夫

リン酸ランタン添加マシナブル性ジルコニアの特性

第19回希土類討論会，2002年 5 月，大阪

松原孝至，大門啓志，引地康夫，太田敏孝
第15回日本セラミックス協会秋季シンポジウム，2002年

湿式沈殿法を用いてpH9，保持温度20℃，保持時間 1

9 月，秋田日の条件でモナズ石型LaVO4微粉末を合成した。得られた微粉末の結晶子径は10〜18nmであった。この粉末を成ジルコニアセラミックス（融点2720℃，熱膨張係数

形し，1500℃で 3 時間焼成し，緻密なLaVO4セラミック

11.0×10−6／℃）は耐熱性，高強度，高硬度である。しかスを得た。焼結体はマシナブル性であった。焼結体の熱し，脆性材料であることから通常の金属で機械加工をす

膨張係数は 4×10 /℃であった。アルミナ粉末と混ぜてる事ができない（非マシナブル性）。一方，モナズ石型単焼成しても反応せず，LaVO4添加マシナブルアルミナセ

斜晶系LaPO4（融点2072℃，熱膨張係数10.0×10−6／℃）

ラミックスの得られる事が明らかとなった。

は炭化タングステンドリル刃で機械加工のできるマシナ−6

ブルセラミックスである。本研究では高融点であること，
ゼノタイム型正方晶系CeVO4の合成と性質

熱膨張係数が比較的似ていること，LaPO4とZrO2とが高梶迫正拓，石原哲也，松原孝至，大門啓志，太田敏孝，

温で焼成しても反応しないことなどから，LaPO4を30〜

引地康夫

50mass%添加マシナブルジルコニアセラミックスの作製

第19回希土類討論会，2002年 5 月，大阪を試みた。その結果，全てマシナブル性であることが確

モナズ石型LaVO4の合成方法とほぼ同じ方法でゼノタ認できた。

イム型正方晶系CeVO4 の微粉末を得ることができた。得ら れ た 微 粉 末 を 成 形 し 焼 成 し た 結 果 ， 空 気 中 1100〜

Al2O3/Ni 複合体の部分還元焼成と機械的特性

1200℃という低い温度で相対密度が95%以上にまで緻密

磯部敏宏，佐藤聡明，大門啓志，引地康夫，太田敏孝

化することが明らかとなった。得られたCeVO4セラミッ

第15回日本セラミックス協会秋季シンポジウム，2002年

クスは鉄系のドリル刃（HSS 製）を用いて簡単に穴あけ

9 月，秋田ができるマシナブル性であった。

Ni とAl の硫酸塩固溶体の加熱分解により生成する
NiAl2O4スピネル微粒子の部分還元焼成によるAl2O3/Ni 複

LaPO4添加マシナブル性アルミナセラミックスの作製と合体の生成過程を明らかにした。化学組成（1-x）

性質

Al2O3＋x NiAl2O4（x＝0〜1）に調製した硫酸塩の加熱分

松原孝至，大門啓志，太田敏孝，引地康夫

解により，x＝0.5〜1 ではスピネル相のみが生成した。

第19回希土類討論会，2002年 5 月，大阪

得られた酸化物粉末を成形後，炭素粉末中で1500℃，1

アルミナ微粉末にモナズ石型LaPO4微粉末を混ぜて焼

時間還元焼成した。いずれの試料でも相対密度95％以上成したところ，1600℃， 3 時間焼成で相対密度が95%以の緻密なAl2O3/Ni複合焼結体が得られた。破壊靭性値は上となった。焼結体のマシナブル性を判定するために炭ｘの増加とともに増大し，x＝0.8で約10MPa・m 1/2 と大化タングステン製ドリル刃を用いて6400rpm，49N の荷きな値を示した。

重で穴あけ速度を調べた。その結果，LaPO4の添加量が30%以上になると穴があき始めた。穴あけ速度はLaPO4のTi（OH）
4 -HCl-H 2 O系濃厚溶液の処理条件によるチタニア

添加量が多くなるほど速くなった。また，LaPO4を30%添生成相の変化加したマシナブルアルミナセラミックスの曲げ強度は

沓名知之，鈴木章太郎，大門啓志，引地康夫

250MPa であったが，LaPO4 の添加量が多くなるにつれ

第15回日本セラミックス協会秋季シンポジウム，2002年て小さくなった。

9 月，秋田4 -HCl-H 2 O 系高濃度溶液の室温
1 mol/l 程度のTi（OH）

LaPO4添加マシナブル性ジルコニアセラミックスの作製

付近の低温での加水分解によって，反応性，焼結性に優と性質れた高純度チタニアの生成を検討した。その結果，Ti

澤田和之，小川留美子，松原孝至，大門啓志，太田敏孝，（OH）4：HCl＝1：1 の溶液は40℃，24時間でチタニア生

引地康夫

成率はほぼ100％を示し，得られたTiO2粉末は，約

第19回希土類討論会，2002年 5 月，大阪

100m 2 /g ときわめて高い比表面積を示し，950℃， 2 時

LaPO4微粉末と共立マテリアル社製イットリア安定化ジ間の焼成で相対密度95％以上と高い焼結性を示した。

ルコニア微粉末とを種々の割合で混ぜて成形し，空気中1600℃で 3 時間焼成した。その結果，LaPO4 の添加量が低膨張性ZrW2O8の焼結に及ぼす添加剤の影響

50mass%までの試料の相対密度は95%以上であった。マシ

加藤祐介，水谷−41−

守，太田敏孝，大門啓志，引地康夫

日本セラミックス協会第15回秋季シンポジウム，2002年

鉛系強誘電体セラミックスの傾斜による誘電率−温度特9 月，秋田性の制御
八木慎太郎，松井和也，中谷学史，水谷ZrW 2 O 8 は立方晶構造で負の熱膨張を示すが，高温で守，太田敏孝のみ安定であり，その合成には急冷が必要とされる。本

第14回傾斜機能材料国内シンポジウム＜FGM2002＞，

研究では，種々の添加剤を加えることにより，安定化及2002年11月，名古屋

び焼結の促進，さらに熱膨張特性への影響について調べ

チタン酸バリウムのようなペロブスカイト型誘電体セた。安定化に有効な助剤は発見できなかったが，タング

ラミックスは，高い誘電率を示すが，キュリー点におい

ステンの一部をリンにより置換することにより，焼結がてピークを示し，温度依存性が大きいため，シフターや促進されることがわかった。

ディプレッサーの添加及び複合化によって温度特性の平坦化が図られている。本研究では，異なるキュリー点を

透光性セラミックス−ポリマーコンポジットの作製有する二つのペロブスカイト型誘電体（PFW-PFN 系及水谷

びPMT-PT 系）の組成を固溶により連続的に変化させて守，寺西康裕，太田敏孝

日本化学会第82秋季年会，2002年 9 月，大阪

積層することにより，すなわち一つの試料中で一方の面重合後の屈折率が約1.5〜1.7のモノマーに，種々の金からもう一方の面へ組成が傾斜した試料を作製すること

属酸化物粒子をフィラーとして混合し，得られたコンポにより，誘電率の平坦化を行った。

ジットの紫外・可視光透過率，ヤング率等を測定した。
樹脂とフィラーの屈折率を接近させることで，両者の界部分還元焼成によるAl2O3/Ni 複合体の作製と機械的特性

面における光の散乱が抑制され，透光性が向上した。ま磯部敏宏，佐藤聡明，大門啓志，引地康夫，太田敏孝

た，フィラーの粒径を小さくすることでも透光性が向上

平成14年度日本セラミックス協会東海支部学術研究発表した。さらに，フィラーの添加により強度変化も確認さ

会，2002年12月，名古屋
硫酸塩の加熱分解に由来するNiAl2O4スピネル微粒子のれた。

部分還元焼成により作製したAl2O3/Ni 複合体の微組織と珪化木の模倣によるセラミック化木の作製

機械的特性について検討した。化学組成（1-ｘ）Al2O3＋

水谷

x NiAl2O4（x＝0〜1）に調製した粉末を炭素粉末中で無守，高瀬春之，太田敏孝

第33回中部化学関係学協会支部連合秋季大会，2002年

加圧，1500℃，1 時間焼成した。焼結体の相対密度は10月，名古屋

ｘ＝0.8 でほぼ100％，その他はいずれも95％以上であっ珪化木は木材がSiO2化した化石で，木の微細組織がそた。アルミナの粒径は約 1μｍであったが，ｘの増加とのまま保存されていることが多い。本研究では，この珪ともに減少する傾向が認められた。曲げ強度については，

化木に倣い，木材をセラミックス化する事を試みた。本

ワイブル係数はいずれも20〜30と高い値を示し，ｘ＝0.2

実験では，アルミニウムやジルコニウムのアルコキシド

で最大値400MPaとなった。

を木片試料に含浸し，加水分解して，試料内部にゲルを析出固定，これを焼成することによりAl2O3及びZrO2化を

高活性原料からのAl2TiO5-MgTi2O5 固溶体の合成と焼結行った。得られたセラミック化木について，微構造等を大門啓志，引地康夫，太田敏孝

調べた。

平成14年度日本セラミックス協会東海支部学術研究発表
会，2002年12月，名古屋

高活性原料からのβ-Al2TiO5 の生成過程と微組織

硫酸アルミニウム，硫酸チタニルおよび硫酸マグネシ

大門啓志，岸本和也，太田敏孝，引地康夫

ウムを水溶液とし，所定のモル比で混合した後，脱水乾第33回中部化学関係学協会支部連合秋季大会，2002年

固，脱硫を経て，成形後，焼成してAl2TiO5-MgTi2O5固溶

10月，名古屋体を合成した。室温から徐々に加熱温度を上昇させたと
き に は ， 脱 硫 に よ っ て anatase と η -Al 2 O 3 が 生 成 し ，硫酸チタニルと硫酸アルミニウムの混合水溶液のアン
モニア水による中和によって生成した水酸化物を90℃，

800℃以上の過熱によりanatase→rutile 相転移，η-Al2O3

7 日間の熟成，乾燥粉末化，800℃，3 時間の仮焼を行い→スピネル生成を経てAl2TiO5-MgTi2O5固溶体が生成する

anatase（TiO2）とγ-Al2O3の混合粉末を得た。この粉末ことが明らかとなった。脱硫後，得られた粉末を成形しは焼結性に優れ，1400℃，1 時間焼成で相対密度約93％た後，1300℃に急熱し，1 時間焼成することによりきわとなった。このときの平均粒径は3.1μｍ，曲げ強度はめて迅速にAl2TiO5-MgTi2O5固溶体が生成した。急速加熱

21MPa であった。1300℃，1 時間焼成では，相対密度はにより，MgTi2O5含有量50mol％のとき最も高い焼成かさ約65％と低い値であったが，粒径が0.5μｍときわめて小密度（相対密度92％）が得られ，このときの曲げ強度はさかったため，曲げ強度は約57MPa と比較的高い強度が30MPa であった。

得られた。
珪化木の模倣によるアパタイト化木の作製
吉田治樹，水谷−42−

守，太田敏孝，大門啓志，引地康夫

平成14年度日本セラミックス協会東海支部学術研究発表

種々の機能を有する透明な薄膜は，機能性粒子を含ん

会，2002年12月，名古屋

だ塗料の塗布によりその透明性を保っている。本研究で珪化木は木がSiO2化した化石で，木の組織が保存されは，塗膜よりも耐久性に優れ，材料自体が機能を持つ透ていることが多い。この珪化木に倣い，木をアパタイト

明厚膜フィルム・透明バルク体の作製を検討した。光硬化することを行った。実験は，木片に硝酸カルシウム及化性樹脂をマトリックスとし，これに酸化亜鉛をフィラ

びリン酸アルコキシドを含浸し，乾燥後，焼成した。得ーとして混合し，得られたコンポジットの紫外・可視・られた試料についてXRD による同定及びSEM 観察を行

赤外光透過率を測定した。半導体化された酸化亜鉛を用った。その結果，木の構造を有したアパタイト多孔体セいた場合，従来の紫外線に加えて，赤外線の遮断効果もラミックスが作製できることがわかった。

あり，可視光透過性が良い透明コンポジットが作製できた。

鍾乳石を模倣した溶液滴下による結晶成長法
瀬上英明，水谷守，太田敏孝コンニャク石を模倣した曲がるセラミックスの作製

第41回セラミックス基礎科学討論会，2003年 1 月，鹿児

水谷

島

引地康夫

守，坂之上純司，市川佳孝，太田敏孝，大門啓志，

日本セラミックス協会2003年年会，2003年 3 月，東京

水溶液から結晶を得る，いわゆる水溶液成長法は，様々な方法が開発され，いろいろな分野で応用されてい天然に存在するコンニャク石（Itacolumite）は，粒界る。本研究では，鍾乳石が成長する過程を模倣し，溶液にジグソーパズルに似たクラックを三次元的に有し，塑を滴下するという新しい結晶成長法を用いて，ミョウバ

性変形を可能にしている。本研究では，セラミックスのンとKDP-ADP を例として組成が傾斜した単結晶の成長

応力緩和機構としてこれに着目し，熱膨張係数の違いをを試みた。

利用して，粒界にクラックを発生させることで，塑性変形が可能なセラミックスの作製を検討した。低熱膨張のセラミックス／ポリマーコンポジットの光学特性

リン酸ジルコニウムカリウム（KZP）と高熱膨張のケイ

寺西康裕，水谷

酸アルミニウムカリウム（リューサイト）を混合し，成守，太田敏孝

第41回セラミックス基礎科学討論会，2003 年1 月，鹿形後に焼成した。得られた試料の微構造観察の結果，粒児島界にクラックの発生が認められた。

機能創製研究部門・環境負荷評価研究グループ〈論文・著書等〉
環境報告書から見た各種製品のリサイクル

磁器・タイル

一伊達稔

一伊達稔

資源処理学会第 5 回シンポジウム「注目すべきリサイク

平成14年度中小企業国際情報ネットワーク推進事業「中ル事例と分離精製技術」資料集2002.9

小企業発展・政策モデルケーススタディ報告書」中小企業総合事業団編（2003）

一部上場企業96社の発行する「環境報告書」の中のリサイクルに関連する情報開示状況を調査し，各業界毎の地場産業の典型で，中小企業の集積地である陶磁器産

リサイクルに関連する考え方，ここの企業のリサイクル業の歴史と現状ついて述べ，中小企業への国の政策の活の実状，課題について論述した。

用の事例について（1）特定地域中小企業新分野進出事業の代表として，強化磁器素材による給食用，業務用食陶磁器くず器の開発（2）活路開拓調査・実現化事業の代表として

一伊達稔
環境機器と技術事典

プラスチック製給食食器から陶磁器製食器へ（3）地域
産業調査会（2003）

産業等活性化補助金による支援の代表として陶磁器製食

陶磁器関係の廃棄物の現状とリサイクル製品及び関連器のライフサイクルにおける環境負荷低減と資源の循環するプロセスの状況。特にタイルの現状と陶磁器製食器化をはかる陶磁既製品の開発及び販路の開拓を取り上げのリサイクルの取組状況について解説している。

て成果を述べた。

〈口

頭発

循環型社会に向けての美濃焼き産地の取組―リサイクル表〉

愛知県中小企業技術者研修講演会2002年10月

食器用はい土の開発と品質管理―

美濃焼産地における食器リサイクルのプロジェクトの一伊達稔，加藤誠二

考え方，内容及び具体的製品の事例について述べた。
−43−

〈特

許

出

願〉

目地付き多孔質内壁タイル材が使用出来ないため、予め事前に柔軟性のある樹脂製

一伊達稔，各務寛治，各務友浩，加藤純次の目地を貼着しておき、簡単に装着出来、美観が良い目

特願2003-13831

地付きタイルに関する発明。

多孔質内壁材は吸水性があるため，水を使用した目地

解析設計研究部門・解析システム研究グループ〈論文〉

Model peak profile functions for powder diffractometry as

ロポリスのアルゴリズムに関して説明し，分子性結晶，

convolutions with instrumental functions

無機結晶，フレームワーク構造などにおける初期構造モ

井田

デルの組み立て方に関して解説した。また，無機結晶に隆

おいては空間群の対称による拘束条件および剛体モデル

Rigaku J., 19, 47-56（2002）.
通常光源およびシンクロトロン軌道放射光を用いた粉の導入が有効であることを示した。直接法に比べて，充末X線回折計について，装置関数との畳み込みとして表分に質の高いデータが得られない場合，シミュレーテッ

現されるピークプロファイルモデル関数について述べ

ドアニーリングを含む直接空間法が有効なことを示した。モデル関数の妥当性は多様な実験条件で測定された

た。

実測ピーク形状と比較することにより確認された。装置
パラメータから先験的に求められるピーク形状モデルを

Crystal structure determination of（H2pc）3PF6−XClX by用いることにより，実測のピーク形状が良く再現される

synchrotron powder diffractometry

だけでなく，装置収差の影響によるピーク位置のシフト

井田隆，佐藤文治，奥野祐之，山門英雄，虎谷秀穂

も自動的に補正され，多くの目的で非常に有用であるこPhoton Factory Activity Report 2001 −Part B − , 157とを示した。

（2002）

Simulated annealing structure solution of a new phase of

折データを用いて，新規な導電性フタロシアニン化合物

dicalcium silicate Ca2SiO4 and the mechanism of structural（H2pc）3PF6− Cl 微結晶試料の結晶構造解析を試みた。観changes from α-dicalcium silicate hydrate to α L-dicalci-

測された粉末回折ピーク位置を詳しく検討した結果，単um silicate via the new phase

位胞は格子定数 a ＝21.3427（4）Å, α＝119.42784（2）°虎谷秀穂，山嵜の菱面体格子で 3 つのフタロシアニン分子を含むと推定

シンクロトロン軌道放射光を用いて収集された粉末回悟された。さらに，剛体近似を導入して分子の位置と配向

Acta Cryst., B58, 613-621（2002）.
汎用最適化法の一つであるシミュレ−テッドアニーリについて最小二乗法による最適化を実施し，結晶構造をングを用い，新しい相であるx-Ca2SiO4 の結晶構造を決定推定した。

し，導かれた構造モデルをリートベルト法によって精密化した。構造はCaOn多面体の三次元フレームワークとそ

粉末X 線回折による結晶粒径評価の隙間を埋めた独立SiO4四面体からなり，今までに報告

井田

されているCa2SiO4の 5 つの相に対して，第 6 番目の新し

粉体工学会誌，40（3）（2003）.

隆，虎谷秀穂い多形であこと，加熱（〜390−490℃）・脱水によって粉末X線回折法を用いて結晶粒径を評価するための伝

2
4H）
OH がx-Ca2SiO4に，さらに〜920℃ におい
α-Ca（SiO

統的な方法と，最近提案されている新しい方法についててx-Ca2SiO4がα L-Ca2SiO4に構造変化する仕組みを明らか

解 説 し た 。 Stokes 法 ， Williamson-Hall 法 ,Warren-にした。

Averbach 法が伝統的な手法として知られているが，実験と解析に煩雑な手続きが必要であり，また一般的には粒モンテカルロ法およびシミュレーテッドアニーリングを

径の分布まで評価することは困難であった。最近

用いた粉末回折データからの結晶構造決定

Langford らが提案した新しい方法では，実測の回折ピー

虎谷秀穂

ク形状に理論回折ピーク形状モデルをあてはめることに

日本結晶学会誌，44，302-310（2002）

より，直接的に平均的な粒径と分布の広さが評価される

モンテカルロ法およびシミュレーテッドアニーリング

こと，また，最近我々が提案したデコンボリューション

を用い，粉末回折データから未知物質の結晶構造を決定

法によるデータ処理は粒径評価の目的でも非常に有用でする方法について述べた。両方法で使用されているメト

あることを示した。

−44−

〈口

頭

発

表〉

Quantitative basis for rocking curve measurement of high-

予測されることを示した。さらに我々が開発した新しい

ly oriented polycrystalline thin films

結晶粒径分布の評価方法について発表した。この方法は

虎谷秀穂，日比野寿，井田隆

最近Langford らが提案した方法に基づき，平均的な粒径

第 8 回ヨーロッパ粉末会議（EPDIC-8），2002年 5 月，

だけでなくサイズの分布まで評価することが可能であ

スウェ−デン，ウプサラる。さらにピーク形状関数の数値計算による評価アルゴ

ロッキングカーブ測定の手法を用い，多結晶薄膜におリズムを改良することにより，汎用性の面で優れた方法

ける結晶子の一軸性配向を定量的に解析する新しい手法となっている。また，最近我々が提案したデコンボリュを開発した。球面上に規格化されたGauss 関数あるいはーション法による粉末回折データの処理を粒径評価の目

March-Dollase 関数を用い，理論ロッキングカーブを計的で応用し，これが非常に有用であることを示した。

算し，それを最小二乗法を用いて観測ロッキングカーブにフィッティングすることにより，配向の度合いを，あStructure determination and Rietveld refinement using

る角度内に存在する結晶子の体積分率の形で表現する事

powder diffraction data. I. Structure determination

ができる。

虎谷秀穂
Workshop on Accuracy in X-ray Powder Diffraction，2002 年11月，Daejeon，Korea

Structure solution of inorganic materials from powder dif-

実空間で構造モデルを構築し，それをモンテカルロ法，

fraction data using direct-space methods
虎谷秀穂

シミュレーテッドアニーリング，遺伝的アルゴリズム等

アメリカ結晶学会（ACA）年会，2002年 5 月，サンアンの確率的手法を用いて正しい結晶構造を導く手法である

トニオ，テキサス，U.S.A.

直接空間法と呼ばれている方法に関して述べた。特に，実空間で構造モデルを構築し，それをモンテカルロ法，無機結晶の構造決定においては，空間群対称による拘束

シミュレーテッドアニーリング，遺伝的アルゴリズム等

条件および剛体モデルの導入が，構造解の探索に有効での確率的手法を用いて正しい結晶構造を導く手法であるあることを示した。x-Ca2SiO4，トバモライト，ジメチロ

直接空間法と呼ばれている方法に関して述べた。特に，

ールブタン酸などの解析例を示した。

無機結晶の構造決定においては，空間群対称による拘束条件および剛体モデルの導入が，構造解の探索に有効でStructure determination and Rietveld refinement using

あることを示した。x-Ca2SiO4，トバモライト，ジメチロ

powder diffraction data. II. Rietveld refinement

ールブタン酸などの解析例を示した。

虎谷秀穂
Workshop on Accuracy in X-ray Powder Diffraction，2002 年11月，Daejeon，Korea

Detection of very small preferred orientation in thin film

リートベルト法を用いた粉末回折データからの結晶構

layers by rocking curve measurement
虎谷秀穂，日比野寿，井田隆

造の精密化に関し，得られた構造パラメータの正確度に第51回デンバ−会議（DXC），2002年 8 月，コロラドス

関して解説した。正確度の改善には，プロファイルモデ

プリングス，コロラド，U.S.A.

ルおよび観測データから系統誤差の要因を取り除く事が多結晶薄膜における結晶子の一軸性配向の解析に使用必要であり，最小二乗法において統計誤差とともに系統されてきた，従来のロッキングカーブ測定の手法は，理誤差を考慮した新しい重み関数の使用が有効である事を論的裏付けを欠いていたために定性的な評価しかできな述べ，実際の解析例を示した。

かった。また，明らかにピークとして観測できる高配向性の試料にしか適用できなかった。この方法を理論的にロッキングカーブ測定を用いた多結晶薄膜における配向確立し，極めて微弱な配向をも検出できる事を明らかに性の定量化に関する理論的基礎した。30nm および50nmの膜厚をもつAu 薄膜の解析例

虎谷秀穂，日比野寿，井田を示した。

日本結晶学会年会，2002年12月，東京

粉末Ｘ線回折による結晶粒径評価

ける結晶子の一軸性配向を定量的に解析する新しい手法

井田を開発した。球面上に規格化されたGauss 関数あるいは隆

ロッキングカーブ測定の手法を用い，多結晶薄膜にお隆，虎谷秀穂

粉体工学会第38回夏季シンポジウム，2002年 8 月，葉山

March-Dollase 関数を用い，理論ロッキングカーブを計

粉末X線回折法を用いて結晶粒径を評価するための方算し，それを最小二乗法を用いて観測ロッキングカーブ

法論について理論的に詳細な検討を行い，対数正規サイにフィッティングすることにより，配向の度合いを，あズ分布を仮定すればLorentzian に近いピーク形状やる角度内に存在する結晶子の体積分率の形で表現する事

super-Lorentzian と呼ばれるようなピーク形状が自然に

ができる。
−45−

シンクロトロン軌道放射光粉末回折計装置関数のデコンン処理により効果的に除去された。いずれの回折ピーク

ボリューション

形状も対数正規サイズ分布に従う球形結晶粒の集合体と

井田隆，日比野寿，虎谷秀穂

してよくモデル化され，理論回折ピーク形状を最小二乗

日本結晶学会年会，2002年12月，東京

法によりフィッティングすることにより結晶粒径分布がシンクロトロン軌道放射光を用いた高分解能の粉末回評価された。見積もられた粒径分布はWilliamson-Hall 法

折計の装置収差について，解析幾何学的な見地から詳しやWarren-Averbach 法によって見積もられる粒径や透過く検討し，独自のモデル化を行った。この装置収差の回型電子顕微鏡観察，BET 法による比表面積測定の結果と折角依存性から，適切なスケール変換を施せば，全粉末概ね矛盾しない結果となった。

回折データに対して同時にデコンボリューションを適用することにより収差の影響を除去できることを示した。

Evaluation of crystallite size distribution of a silicon car-

さらに残ったピーク形状について，畳み込みにより非対bide powder sample from powder X-ray diffraction data

称化されたモデル関数を用いて解析し，最適化された形

井田

状パラメータに明らかな系統的な変化を見出した。この国際セラミックスフォーラム in 瀬戸，2003年 3 月，瀬戸

ことを利用して，ピーク形状の非対称部分のみを除去し，粉末X線回折法を用いて，市販の炭化ケイ素粉末試料

左右対称な鋭いピーク形状を得ることができることがわ（JFCC, RP-2）における結晶粒のサイズ分布の評価を試みかった。

た。実測のデータからデコンボリューションにより装置

隆，嶋崎聖悟，日比野寿，虎谷秀穂

収差を除去して得られた回折ピーク形状は，頂上付近がロッキングカーブ測定を用いた多結晶薄膜の深さ方向に尖鋭であるとともに長い裾を引く「super-Lorentzian」形

おける配向解析状の特徴を示すことが明らかになった。このピーク形状

虎谷秀穂，日比野寿，井田隆

は結晶粒の外形を球形と近似しサイズの分布が広い幅を第16回日本放射光学会年会，2003年 1 月，姫路

持つ対数正規分布に従うと仮定したときの理論回折ピー

多結晶薄膜における結晶子の一軸性配向に関し，膜のク形状と極めて良く一致し，このことから粒径の分布の深さ方向における配向度の変化を解析する新しい手法を

広さを定量的に評価できることを示した。

開発した。この手法は，先に報告したロッキングカーブ
測定の手法に基づいたものであり，薄膜の層を二層に分ロッキングカーブ測定を用いた窒化アルミ薄膜におけるけた二層モデル，あるいはさらに一般化した任意の枚数

深さ方向の配向解析からなる多層モデルを導入し，個々の層における配向分

虎谷秀穂，日比野寿，井田

布関数の形を決定する事により，配向度の変化を深さの日本セラミックス協会2003年年会，2003年 3 月，東京

関数として表示できるものである。

隆

先に報告した，ロッキングカーブ測定の手法に基づいた，多結晶薄膜中の配向分布を定量的に決定できる新し軌道放射光粉末回折データからの装置の影響の除去

い方法を適用し，AlN 多結晶薄膜における深さに依存し井田

た配向の変化を明らかにした。解析には単層，二層，お隆，日比野寿，虎谷秀穂

第16回日本放射光学会年会，2003年 1 月，姫路

よび多層モデルを用いた。高配向性のAlN 薄膜におけるシンクロトロン軌道放射光を用いた高分解能の粉末回

その配向の変化の様子は，透過型電子顕微鏡観察の結果

折計の装置収差について，適切なスケール変換を施すことも一致した。

とによって，全粉末回折データから同時にデコンボリューション処理により除去できることを示した。さらに残粉末回折ピーク形状分析による結晶粒径分布評価

ったピーク形状を畳み込みにより非対称化されたモデル

井田

関数を用いて解析することにより，その非対称部分のみ

日本セラミックス協会2003年年会，2003年 3 月，東京

隆，嶋崎聖悟，日比野寿，虎谷秀穂

を同様の方法で除去し，結果として左右対称な鋭いピー

対数正規サイズ分布に従う球形結晶粒の集合体からのク形状が得られること，さらに左右対称なピーク形状モ

理論的な回折ピーク形状を正確に評価するために有効なデルを用いて，誤差の範囲内で実測のピーク形状が再現計算アルゴリズムを独自に開発した。この方法により計されることがわかった。

算される理論回折ピーク形状モデルを用いて，炭化ケイ素微粒子試料の粉末回折データを解析した。装置関数の粉末回折法を利用した結晶子サイズ評価

デコンボリューションにより得られたピーク形状は

嶋崎聖悟，井田

Lorentzian と比較してもさらに鋭い極大と長い裾を示す

隆，虎谷秀穂

セラミックス基礎科学討論会，2003年 1 月，鹿児島

super-Lorentzian

形状の特徴を示すことがわかった。

代表的な粒子サイズが数十nmのFe2O3 およびMn3O4 微

このことは結晶粒サイズが対数正規分布に従い，広い分粒子試料について，粉末X線回折法による結晶粒径分布

布の幅を持っていると仮定すれば自然に説明できることの評価を試みた。装置収差の影響はデコンボリューショ

を示した。

−46−

解析設計研究部門・インテリジェントプロセス設計研究グループ〈論文〉

Optical-Microscopic Observation of the Three-Dimensional

有機鎖長を変化させることで生成する酸化亜鉛の構造がStructure of Particles in a Ceramic Slurry

異なることがわかった。ステアリン酸亜鉛を用いた試料

大矢正代，高橋実

では粒状の酸化亜鉛が，酸亜鉛を用いた試料では層状のCeramic Transactions, 133, 47-52（2002）

酸化亜鉛がそれぞれ生成された。層状酸化亜鉛は粒状酸

その場固化成形法を利用して，アルミナスラリー状態

化亜鉛に比較して光触媒能に優れていた。この原因は酸を固定し，その薄片を光学顕微鏡で観察した。スラリー

化亜鉛の結晶化度の差であると推定された。また，表面濃度が高くなった場合への対応として，焦点深度を移動に約一層の酸化亜鉛を生成させることによって得た炭酸させる観察法を新たに提案した。濃度20vol%でも10vol%カルシウムは，酸化亜鉛と同程度の光触媒能力を示すこの場合と同様な分散剤添加量に伴う分散状態の変化が確とがわかった。

認された。
Preparation and Characterization of Silica-Pillared
Characterization of Nano-Particles during Mg-Al- Spinel-

Derivatives from Kanemite

Formation Calculated by MD- Simulations

鳥谷淳，田村裕加子，武井ブンダリッヒビルフリド，高橋

武井孝，近澤正敏実

Ceramic Transactions, 133, 189-194（2002）

孝，藤

正督，渡辺

徹，

J Colloid Interface Sci., 255 , 171-176（2002）

ナノサイズ粒子のキャラクタリゼーションは高分解電層状ケイ酸塩であるカネマイト層間へのジアルキルジ顕でも困難であり，分子動力学によるシミュレーション

メチルアンモニウム（DADMA）イオンのインターカレが有力である。ナノ粒子に対する分子動力学の計算結果

ーションとテトラエチルオルソシリケートによるピラーは，結晶質コアに比べると非晶質殻への表面エネルギー

リングにより新規シリカ−ピラーリング誘導体を作製しの寄与は高い。これは，大粒子の場合はスピネル生成がた。これらの構造はXRD，TEM，29Si CP /MAS NMR をエネルギー的に優先するが，ナノ粒子の場合には加水分用いて確認した。本誘導体の層間隔はDADMA イオンの解反応がより優先するとこを示唆する。

鎖長で制御でき，マイクロポア領域の細孔を有することがわかった。比表面積は1000m 2 /g であった。また，水Effect of Excess Lead on Dielectric and Ferroelectric

およびベンゼン吸着挙動から層間は疎水的であることがProperties of Alkoxide-Derived Lead Titanate Thin Films

わかった。

大野智也，鈴木久男，高橋順一，嶋田志郎，太田敏孝，
高橋実，引地康夫

Size Effect for Lead Zirconimum Titanate Nanopowders
with Pb（Zr0.3Ti0.7）O3 Composition

Ferroelectrics, 271, 309-314（2002）

大野智也，森

鉛過剰の前躯体溶液を用いて，Pt/Ti/SiO2/Si 上へのチ

孝之，鈴木久男，符徳勝，ブンダリッ

タン酸鉛強誘電体膜が作製された。鉛過剰は低温焼成とヒビルフリド，高橋実，石川健次特性向上に有効であった。しかし，作製膜への過剰添加

Jpn. J. Appl. Phys., 41, 6985-6988（2002）

効果については不明な点が多い。本研究ではラマン分光

化学溶液析出法で作製された種々のPb（Zr 0.3 Ti 0.7 ）O 3

により固有の誘電定数を求めることにより，空間電荷が（PZT30）ナノ粒子のサイズ効果について検討した。結晶強い影響を及ぼすことを明らかにした。

子径はXRD およびTEMから決定した。また結晶構造はXRD から同定した。ラマン分光の測定において，粒子径

化学的表面処理による光触媒能をもつ炭酸カルシウムのが25nm 以下になるとドラスティックなモード変化が起

作製

こることが観察された。また，ラマンスペクトルの温度

藤―導入された亜鉛の表面構造と触媒能―正督，志村直明，武井孝，近澤正敏，田辺克幸，

三觜幸平

依存性から，粒子サイズに依存して変化するPZT30 ナノ粒子のTc を明らかにした。

J. Inorganic Materials, Jpn., 9, 485-491（2002）
高温集塵用耐食性コージエライト質フィルターの作製

脂肪酸亜鉛を用いた表面改質と表面酸化により，炭酸カルシウムを光触媒化する手法について検討した。また，

藤

脂肪酸亜鉛の種類と表面に導入された亜鉛の状態の関係

横山豊和

正督，城木佳宏，高橋実，鈴木久男，出原清二，について調査した。さらに，亜鉛の状態と光触媒能の関

粉体工学会誌， 40（3）169-176（2003）

係について議論した。以上の結果，脂肪酸亜鉛の吸着及含気泡スラリーを用いたその場固化成形法により作製

び表面酸化のプロセスを用いることで，炭酸カルシウム

したコージエライト多孔体に，高温耐食性があり且つ気表面を光触媒化することが可能であった。脂肪酸亜鉛の体透過率低下のないジルコンコーティングを施すこと−47−

で，高温集塵に使用可能なフィルターを作製した。コー

コーティング回数の調整により，高温集塵フィルターにティングはジルコン前駆体溶液へのディッピングにより最適なジルコンコーティング層の作製に成功した。

行なった。ディッピング速度，コーティング溶液の粘度，

〈解

説・総

説〉

粉末成形の現状と展望

Synthesis and Fabrication of Inorganic Porous Materials

高橋

高橋

実，藤

正督

粉体と工業, 34（12）, 68-74（2002）

実，藤

正督

KONA（Powder and Particle）, 20, 84-97（2003）

粉体成形とは，密着不十分な粉体を所望する形状なら

近年，セラミックス多孔体が持つ軽量，断熱，透過，びに充てん構造を持つ密着した物体に転換する単位操作

分離，吸着，吸音などの諸機能が改めて注目され，環境，であり，原料の流動（形状付与）と固化（保形）から成エネルギー，生体材料，空間材料などへの応用が図られる。セラミックス，金属，プラスチックス，薬品，食品ている。これに伴い従来のマクロポア領域のみならずメなどで欠かせない操作であり，要求される成形体の形状，

ソポア，ミクロポア領域の多孔体の合成や製造方法に対寸法，充填構造は様々である。昨今，材料ニーズは生活して多くの提案がなされている。多孔体の機能と製造方

材料や工業材料分野だけでなく情報・通信部材，環境・法は気孔のサイズや構造と密接な関わりがある。本論でエネルギー，生体，ナノテクノロジーなどの分野においは，ナノからミリサイズに及ぶ広い気孔径のスペクトラても益々多様化を辿っている。本論文では，セラミック

ムの中で，材料機能に触れながら最近における多孔体のスを中心に，粉体成形が抱えている問題と研究開発動向

合成と製造方法を整理した。

を筆者らの研究を交えて概説した。

〈著
基礎第 2 編材料の製造プロセス
高橋書〉

4.3 鋳込み成形

セラミック工学ハンドブック, 191-194，技報堂（2002）

実（分担執筆）セラミックスにおける乾燥工程の重要性と固有の課題

セラミック工学ハンドブック, 176-178，技報堂（2002）を説明した後，乾燥における粒子の充填状態の分類，そセラミックスの鋳込み成形の基本工程を説明した後，の巨視的変化を説明し，具体的過程として予熱期間，恒スラリー調製の要点，着肉挙動の原理と解析法，セッコ

率乾燥機関，現率乾燥期間Ⅰ，Ⅱの各段階の定義と水分ウ型の吸水能と透水率の評価法をまとめた。

移動の状況などをまとめた。

基礎第 2 編材料の製造プロセス

応用第11 編生体関連セラミックス

高橋

4.7 射出成形

実（分担執筆）5.3 酵素を用いたセラミックスの合成

セラミック工学ハンドブック, 185-187，技報堂（2002）

高橋実（分担執筆）セラミック工学ハンドブック, 1552，技報堂（2002）

セラミックスの射出成形の歴史と背景，原理をまとめた。プラスチック射出成形との対比を念頭に，コンパウ

室温付近でのセラミックス粉末の合成法として，酵素ンドの調製やレオロジー特性に及ぼす粉末濃度の影響，を利用した沈殿合成法の原理を説明した。この方法は分脱脂の困難性とその対策等をまとめた。

析化学や粉末成形さらには一部の無機粉末合成への適用が図られていたものであるが，適切な酵素反応系の探索

基礎第 2 編材料の製造プロセス

5.1 概説および5.2 乾燥により種々のセラミックス粉末合成への応用が可能とな過程
高橋ることを示唆した。
実（分担執筆）

〈口

頭

発

表〉

Measurement of AE Signal to Detect Crack Generation

乾燥および脱脂段階における亀裂発生を推測するために

during Drying and Burning of Green Body

AE信号と同時に試料の質量変化を測定できる乾燥・脱脂

高橋

損傷評価装置を試作した。検出されたAE 信号と乾燥・実

The American Ceramic Society s 104 Annual Meeting and脱脂・焼結体の目視による割れを比較，検討した結果，Exposition-, 2002年 5 月，St. Louis （招待講演）

乾燥・脱脂段階におけるAE 信号の計測が焼結割れの事

th

鋳込み成形法とその場固化成形法で作製した成形体の前予測に有効であることがわかった。

−48−

ナノテクノロジーの現状た数値解析では，圧縮性を考慮し,ケーク層及び液プロン

高橋

トの発達過程について検討した。また，鋳込み成形のケ

実

日本セラミックマシナリー協会2002年度第 1 回講習会，

ーク発達におけるケーク内の液圧時間変化を測定し，数2002年 7 月，名古屋（依頼講演）

値解析結果との比較を行ない数値解析の有用性について

ナノテクノロジーが提唱された背景，定義，目指す市実証した。

場，世界動向を整理した後，セラミックスとナノテクノ
ロジーの関りを概説した。また，東海地区における産官

セラミックス製造プロセスにおける液中粒子分散の役割

学一体となった素材側からの取り組みとして，東海ものと制御づくり創生協議会の下部組織として発足した東海ナノプ

高橋ロセス・マテリアル研究会の活動を紹介した。

日本セラミックス協会第15回秋季シンポジウム，2002

実

年 9 月，秋田（依頼講演）
スラリー中粒子分散のその場固化観察
高橋

液中での粉の集合と離散を制御する技術の総論とし

実，大矢正代て，焼成前プロセッシングとセラミックス特性，凝集粒

粉体工学会第38回夏期シンポジウム，2002年 8 月，葉山子と分散技術，微粒子分散制御の障壁と対応，凝集の積

液中粒子分散構造を観察する新手法であるその場固化

極的利用，分散・凝集から状態・構造制御への展開，微成形法について基本的な操作とモデル観察結果を説明し粒子集合体制御技術の体系化と研究開発の動向を概説した。分散剤添加量に伴うアルミナスラリーの凝集→分散た。

→再凝集が可視化され，構造変化と粘度変化が良く対応することを示した。スラリー濃度が高い場合には焦点深中空球炭酸カルシウムの沈殿に及ぼすマグネシウムイオ度を移動させる観察法により低濃度と同様な分散剤添加

ンの影響

量に伴う分散状態の変化が確認された。

GUNAWAN，藤

正督，高橋

実

日本セラミックス協会第15回秋季シンポジウム，2002年
廃棄物資源を用いた超多孔質セラミックス建材の開発
小林秀紀，真武耕一郎，大森江理，高橋

9 月，秋田実

中空球炭酸カルシウムの沈殿はアンモニア水の存在下

粉体工学会第38回夏期シンポジウム，2002年 8 月，葉山で塩化カルシウムの水溶液に二酸化炭素をバブリングす

粘土精製廃棄物，ガラス廃材，工業廃材などを原料とることで行った。沈殿は温度，pH，不純物の反応条件をし，その場固化成形法により超多孔質セラミックス建材

調整して行った。バテライトからカルサイトへの相転移を作製した。エンドレス循環生産システムの構築へ向け

は，中空球炭酸カルシウムの沈殿に重要な役割をする。

て，気孔や機械的性質に対する製品循環使用率の影響を

マグネシウムイオン濃度が炭酸カルシウム析出物相の組検討した。その結果，少量の高耐火度原料を配合するこ成や形態に影響を及ぼすことは良く知られている。そことにより，本製品廃材を90%以上循環使用できることがで，本実験では中空球炭酸カルシウムの生成条件とマグ分かった。

ネシウムイオン濃度の関係を検討した。

粉末成形の現状と将来展望

鋳込み成形で作製したアルミナ焼結体に及ぼす粗大凝集

高橋

粒子の影響

実

化学工学会第35回秋季大会，2002年 9 月，神戸（展望講堀田演）加藤善二，植松敬三

禎，中平兼司，阿部浩也，内藤牧男，高橋実，

日本セラミックス協会第15回秋季シンポジウム，2002年

セラミックスの粉体成形に関して，原料調製と連動し9 月，秋田

た成形性評価，成形挙動の数値解析，環境に配慮した成形法，均質性や構造制御を図る成形法，多孔体の成形，汎用材料であるアルミナを対象として，鋳込み成形プ

ナノ粒子の成形など，近年において急速な進歩や重要性

ロセスにより，極微量粗大凝集粒子を添加したアルミナを増している課題を中心に概説した。

焼結体を作製し，成形体や焼結体に及ぼす粗大凝集粒子の影響を検討した。その結果，焼結体の強度差は，中赤濾過理論に基づく鋳込み成形の有限要素法解析と実験的外顕微鏡で観察される焼結体中粗大粒子サイズの差によ検証

り説明できることを明らかにした。

酒井秀和，水谷淳二，岩田修一，森
高橋

秀樹，新垣

勉，

実

Aqueous Slip Casting of AlN

化学工学会第35回秋季大会，2002年 9 月，神戸

高橋

実

複雑形状品や大型品の安価なセラミックス成形技術で

The 2nd International Symposium on Advanced Ceramics

ある鋳込み成形法の着肉挙動を濾過理論に基づく有限要−The Ledaing Materials in 21st Century−, 2002年11月，

素法解析と実験的検証から行なった。有限要素法を用い

上海（招待講演）−49−

AlN 粉末にジカルボン酸表面処理を施し，さらにプロ

いては十分に明らかにされていない。本研究では，各種

セスを低温化し，その複合効果にて水系スラリーの調製

ケイ酸と賦形剤の間の付着力を測定し，粒子間付着力がを行った。調製した水系低温スラリーを石膏型へ鋳込み

流動性改善効果に及ぼす影響について検討した結果を報

成形体を作製し，乾燥と脱脂後に焼結を窒素気流中にて告した。

1850℃で 1hr と10hr 行った。焼結体密度は99%を越え，ナノ粒子を用いた材料プロセッシング

熱伝導率は99，136W/（m・K）を示した。

藤正督

Development of New Technique to Assemble Particels by

日本粉体工業技術協会国際粉体工業展，2002年11月，幕Capillary Electrophoresis

張（依頼講演）藤正督，杉山佳央，武井孝，近澤正敏ナノ粒子の魅力は量子サイズ効果に代表される特殊なWorld Congress of Powder Technology 4, 2002年 7 月，

性質にある。ナノ粒子の特性およびその機能発現機構にSydneyついて波長の変わるナノ蛍光体および一粒からのテーラ

微量分析法に用いられるキャピラリー電気泳動を利用

ーメイドを例として解説した。また，ナノ粒子は凝集すした新規粒子配置・配列技術を提案した。本手法はキャることで，その優れた性質は消失し，ハンドリングも悪ピラリーの微細さを利用する点と，電気浸透流による粒くなることが知られている。ナノ粒子の輸送と配列およ子移送の制御を特徴としている。基板上の任意の位置にび表面設計によるナノ粒子の知的分散凝集制御について

マイクロメーターオーダーで粒子配列を行うことを目的概説した。

とし，微細な配列を達成するために不可欠な条件につい21世紀における若手研究者のスタンスて報告した。

藤正督

高温集塵用耐食性コージエライト質フィルターの作製

日本粉体工業技術協会未来技術交流会，2002年11月，幕藤張（依頼講演）正督，城木佳宏，高橋実，鈴木久男，出原清二，

横山豊和

20世紀後半の我国の躍進は卓越した生産製造技術に支

粉体工学会第38回夏期シンポジウム，2002年 8 月，葉山

えられていた。しかしながら，生産地の海外移転によるセラミックス多孔体は，耐熱性や耐食性，透過率など

産業空洞化，海外の低賃金を背景とした低価格化など多に優れることから，火力発電所のフライアッシュ除去フくの問題を抱え，今や瀕死状態である。国立研究機関おィルターや，腐食性流体を用いる環境におけるろ過など，

よび大学の独立法人化などの流れの中で，いかに実質的常温･高温を問わず固／気，固／液，気／液分離用のフな産学体制を作れるかが，技術立国日本の生命線となる

ィルターに適用可能である。本研究では，高温集塵用フであろう。このような状況下で若い研究者・技術者がどィルターへの応用を念頭においてセラミックスフィルタのようなスタンスに立つべきかについて述べた。

ーを作製し，集塵特性や耐食性を評価した。
シリカ粒子表面への光官能基の導入及び粒子間光反応の高温集塵用コージエライト質フィルターの形状と集塵特

検討

性

藤

藤

正督，城木佳宏，高橋実，鈴木久男，出原清二，

横山豊和

正督，山岡義幸，武井孝，近澤正敏，高橋実

第40回粉体に関する討論会，2002年11月，宇都宮
ナノ粒子の分散・凝集性の知的制御および微小部品の粉体工学会秋期研究発表会，2002年11月，幕張

モールドレス成形法を視野にいれ本研究を行った。紫外セラミックス多孔体は，耐熱性，耐食性，透過率など

光化学反応性のけい皮アルコ−ルを表面改質剤として用に優れることから，腐食性流体を用いる環境においてい，シリカ粒子表面に光官能基を導入した。これは同時

固／気，固／液，気／液分離用のフィルターとして使用に有機溶媒への分散性改善操作でもある。改質シリカ粒可能である。本研究では，高温集塵用フィルターへの応

子間の光架橋性について検討した結果，紫外光をトリガ

用を念頭において，形状の異なるセラミックスフィルタ

ーとし粒子間凝集が起きることが確認できた。

ーを作製し，その空気透過性や集塵特性耐について評価
した結果を報告した。

Synthesis of Hollow Calcium Carbonate by CO2 Bubbling
CO2

流動化剤―医薬品賦形剤間の付着力と流動性改善効果

GUNAWAN，藤太田琴恵，武井第40回粉体に関する討論会，2002年11月，宇都宮孝, 近澤正敏，藤正督

粉体工学会秋期研究発表会，2002年11月，幕張

正督，高橋

実

中空球炭酸カルシウムの沈殿はアンモニア水の存在下

ケイ酸やタルクなどに代表される流動化剤は医薬品混で塩化カルシウムの水溶液に二酸化炭素をバブリングす

合末の流動性改善の目的で一般に広く利用されている。

ることで行った。沈殿は温度，pH，不純物の反応条件を

しかし，これらの粒子物性と流動性改善効果の相関につ調整して行った。バテライトからカルサイトへの相転移−50−

は，中空球炭酸カルシウムの沈殿に重要な役割をする。

剤の影響について発表した。原料種によって触媒量の増その結晶相が主にバテライトである場合に中空球炭酸カ加が必要となることと，界面活性剤種による気泡，気孔

ルシウムが析出した。バテライト相が減少しカルサイト

量のコントロールが可能であることがわかった。

相が増加することで粒状沈殿物の割合が増加した。
21世紀の粉体キャラクタリゼーション
炭酸カルシウム微粒子をテンプレートとしたシリカナノ

藤

中空体の作製粉体工学会粉体物性分析測定グループ会，2002年12月，

進

隆広，藤

正督，武井

孝，近沢正敏，田辺克幸，正督

京都（依頼講演）三觜幸平

粉体物性の把握は粉体を取り扱う技術者，研究者にと無機マテリアル学会，2002年11月，高知っての生命線である。それゆえ活発な材料開発や装置開炭酸カルシウムコア粒子にゾル−ゲル法によりシリカ発を背景に，様々な分野で新たな原理に基づくキャラク

をコーティングし，その後の酸処理で炭酸カルシウムを

タリゼーション法が多数考案されている。これら粉体物除去することにより，シリカ中空体粒子を作製した。本性の新たな分析・測定方法について解説し，今後の「粉手法で種々形状の炭酸カルシウムを用いることで，中空体物性分析・測定」の展望について述べた。

体粒子形状の制御が行なえることがわかった。またナノサイズの炭酸カルシウムを用いることで，これまでの報

界面化学的アプローチによるナノ材料プロセッシング−

告よりも微小な超微小ナノ中空体粒子の作製を可能とし

粒子配列技術を中心に−

た。

藤

正督

第 3 回東工大−名工大−JFCC 合同講演会，2002年12月，
無機固体表面化学の基礎から応用−表面改質とその評

東京

価−

次世代の材料創製法として粒子集積化技術が注目を集藤めている。粒子集積化とは，金属，金属酸化物，高分子

正督

東京都中小企業振興公社非破壊検査交流会，2002年12月，

等の粒子により 2 次元もしくは 3 次元的に周期構造を組

東京（依頼講演）

み立てることにより新たな機能を持つ材料やデバイスを

固体の表面をミクロ的に眺めると，結合の連続性が切作製する技術である。電子素子から多様な集積回路を設

断され不飽和な結合状態であることに最大の特徴があ

計するように，様々な機能を持つ粉体粒子を任意に集積る。また固体表面を構成している原子，イオン，分子のさせることで，将来的に多機能・インテリジェント機能

ポテンシャルエネルギーが隣接同士の間で違っていてを有する材料が作製可能であると期待されている。これ

も，表面拡散の活性化エネルギーが一般に高いので拡散らの研究動向および我々の取り組みについて解説した。

できず，液体表面のように表面の均一化がはかれない点にも大きな特徴がある。これらの二つの特徴により固体

吸音壁用石炭灰／高分子廃棄物コンポジットの開発

表面の各種の性質は強く影響されている。これらの性質−高分子種とコーティング状態の成形性への影響−とその工学的応用について概説した。

杉本隆文，三浦牧子，藤正督，高橋実，植木正憲日本セラミックス協会基礎科学討論会，2003年 1 月，鹿吸音壁用石炭灰／高分子廃棄物コンポジットの開発

児島−吸音率と気孔形状の関係−
杉本隆文，三浦牧子，藤正督，高橋

石炭灰／高分子廃棄物吸音コンポジット材料の作製時
実，植木正憲に使用する高分子廃棄物の破壊強度，弾性率が吸音パネ

日本セラミックス協会東海支部，2002年12月，名古屋

ルの強度に与える影響について，またパネル作製を高効

石炭灰と廃棄物高分子から，高速道路などに用いられ率化するために，ベントナイトを使用する方法についてる吸音壁の作製方法および，作製したパネルの気孔形状発表した。

が吸音に与える影響について発表した。気孔径が大きい
パネル，厚さが厚いパネルほど低周波側に吸音ピークが粒子表面の精密設計−粉体物性制御および機能化−

現れることがわかった。

藤正督

粉体工学会粒子設計部会，2003年 2 月，高山（依頼講
廃棄物資源を用いたその場固化法による多孔質建材の作
製

演）−廃棄物スラリーの固化条件について−

加藤丈明，安達浩一郎，藤

正督，高橋

実，情野

粒子表面の設計は工学的重要性から各種の分野で行わ
香，れ,材料の性能,機能の向上に多大な貢献を果たしている。

大森江里

表面改質に基づく物性変化，機能発現の定量的評価重要日本セラミックス協会東海支部，2002年12月，名古屋

であるにもかかわらず，実際の表面改質は経験的に処理

廃棄物資源を原料としたその場固化法による多孔質セされてきた。しかしながら，近年の高性能材料創製の要

ラミックス建材の作製における開始剤，触媒，界面活性請を背景に，改質粒子表面のミクロ物性とマクロ物性と−51−

の間の定量的評価にもとづく緻密な表面設計が行なわれ子間の光架橋性について検討した結果，紫外光をトリガるようになってきた。これらの研究動向および手法につーとし粒子間凝集が起きることが確認できた。また本方

いて解説した。

法を用いて多孔体を作製した。

炭酸カルシウム微粒子をテンプレートに用いたシリカナ

その場固化法を用いたスラリー中ナノ粒子分散凝集状態

ノ中空体の構造評価

の観察

進

隆広，藤

正督，武井

孝，近沢正敏，田辺克幸，

三觜幸平

高井千加，藤正督，高橋実，中平兼司，堀田禎

日本セラミックス協会年会，2003年 3 月，八王子

日本化学学会，2003年 3 月，東京

液中粒子分散凝集状態を観察する手法であるその場固炭酸カルシウムは生成条件により方状，柱状，球状，化成形法を用いてpH 調整したナノ粒子スラリーの分散板状など種々の形状が存在する。本研究では，これらの凝集状態を観察した。等電点付近で凝集，等電点以上でサイズ・形状をテンプレートとして他の物質に転写する

分散状態がTEM によって可視され，構造変化と粘度変ことを試みた。ゾル‐ゲル法により炭酸カルシウム粒子化が対応することを示した。

表面上にシリカをコーティングさせ，コア‐シェル粒子を作製し，その後酸により炭酸カルシウムを除去するこ

廃棄物資源を用いたその場固化法による多孔質建材の作とによりシリカ中空体粒子を作製した。

製−原料特性の多孔体成形への影響−

安達浩一郎，藤
高温集塵用コージエライト質フィルターの作製と特性評
価
藤

正督，高橋

実

日本セラミックス協会年会，2003年 3 月，八王子
廃棄物資源を原料とした含気泡スラリーをその場固化

正督，城木佳宏，高橋実，鈴木久男，出原清二，

法により成形し，多孔質セラミックス材料の作製につい横山豊和て報告した。廃棄物原料には廃ビンガラス，高田スラッ

日本セラミックス協会「第 5 回セラミックス環境材料研

ジ，キラ微砂，AZF を挙げ，起泡剤の種類および添加量

究会」，2003年 3 月，八王子を変えることで多孔体の気孔率を変化させた。得られたセラミックス多孔体は，耐熱性，耐食性，透過率など

多孔体の気孔率と圧縮強度，凍害性との関係について検に優れることから，腐食性流体を用いる環境において討した。

固／気，固／液，気／液分離用のフィルターとして使用可能である。本研究では，高温集塵用フィルターへの応

未利用資源を用いた多機能超軽量セラミックス建材の開用を念頭において，セラミックスフィルターを作製し，

発

その耐食性，空気透過性，集塵特性耐について評価した。

堀田

禎，情野

高橋

実

粒子間光反応を用いたシリカ多孔体の作製
藤正督，山岡義幸，武井孝，近澤正敏，高橋−原料調合の選定−
香，大森江里，真武耕一郎，藤正督，

日本セラミックス協会年会，2003年 3 月，八王子実

4 種類の廃棄物資源（微粉砕ガラス・研磨剤カス・キ

日本セラミックス協会年会，2003年 3 月，八王子

ラ・粘土スラッジ）を原料として，多機能超軽量セラミ

ナノ粒子の分散・凝集性の知的制御および微小部品のックス建材に適した素地の開発を行った。原料粉体の調モールドレス成形法を視野にいれ本研究を行った。紫外合と焼成温度が焼結体密度に及ぼす影響を明らかにする

光化学反応性のけい皮アルコ−ルを表面改質剤として用とともに，素地強度についても検討を行い，1000℃焼成

い，シリカ粒子表面に光官能基を導入した。これは同時可能な原料調合を見いだした。

に有機溶媒への分散性改善操作でもある。改質シリカ粒−52−