東京工業大学
応用セラミックス研究所（全国共同利用型研究所）

創立七十周年記念行事実行委員会
教育研究委員会刊

2004

1933 年・建築材料研究所新設なる

1942 年・正門から富士山

大岡山時代
1933 年・研究所の裏の標本室と工場

1964 年・工業材料研究所（正面）IIすずかけ台時代

1985年・工業材料研究所（中央、右は建設中の J1 棟）

精密工学研究所の右に工材研の建設用地

2000 年・R3 棟と J1 棟
右には創造棟2000 年・応用セラミックス研究所(R3 棟 ) と合同棟（J1 棟）

III

歴代所長

加藤与五郎
建築材料研究所

初代

昭和 9.3.1 ～ 14.3.31

代

昭和 14.4.1 ～ 22.7.4

代

昭和 18.2.1 ～ 22.4.10

代

昭和22.5.31 ～ 33.3.31

代

昭和 22.7.5 ～ 28.7.31

代

昭和 28.8.1 ～ 31.3.31

小林政一
建築材料研究所

２

平野耕輔
窯業研究所

初

山内俊吉
窯業研究所

２

田邊平學
建築材料研究所

３

狩野春一
建築材料研究所

IV

４

内田俊一
建築材料研究所

５代

昭和 31.4.1 ～ 33.3.31

工業材料研究所

初代

昭和 33.4.1 ～ 33.6.12

２・３ 代

昭和33.6.13 ～ 34.9.30

山内俊吉
工業材料研究所

河嶋千尋
工業材料研究所

４代

昭和34.10.1 ～ 37.9.30

代

昭和37.10.1 ～ 40.9.30

代

昭和40.10.1 ～ 43.9.30

７・８ 代

昭和43.10.1 ～ 45.2.28

森谷太郎
工業材料研究所

５

田賀井秀夫
工業材料研究所

６加藤六美
工業材料研究所

佐藤正雄
工業材料研究所

９代

昭和 45.3.1 ～ 48.2.28

V

齋藤進六
工業材料研究所

1 0・1 1 代

昭和48.3.1 ～ 52.10.23

岩井津一
工業材料研究所

吉岡
工業材料研究所

１２代

昭和52.10.24 ～ 52.ll.15

丹
１３代

昭和52.ll.16 ～ 55.4.1

佐多敏之
工業材料研究所

１４代

昭和 55.4.2 ～ 56.4.1

浜野健也
工業材料研究所

１５代

昭和 56.4.2 ～ 61.3.31

黒正清治
工業材料研究所

１６代

昭和 61.4.1 ～ 63.3.31

齋藤安俊
工業材料研究所VI

１７代

昭和 63.4.1 ～平成 2.4.1

丸 茂 文 幸
工業材料研究所

１８代

平成 2.4.1〜4.3.31

中 村 哲 朗工業材料研究所

澤 岡

１９代

平成 4.4.1〜6.3.31

昭工業材料研究所

２０代

平成 6.4.1〜8.5.11

応用セラミックス研究所

初

平成 8.5.11〜11.3.31

代

安 田 榮 一応用セラミックス研究所

２ 代

平成 11.4.1〜14.3.31

鯉 沼 秀 臣応用セラミックス研究所

３ 代

平成 14.4.1〜

祝辞
東京工業大学

学長

相

澤

益

男

応用セラミックス研究所の創立７０周年をお祝い申し上げます。
応用セラミックス研究所の変遷を辿りますと、 １９３４年の建築材料研究所設立、
１９４３年の窯業研究所設立に続き、 １９５８年には両研究所が工業材料研究所に統合されています。 その後順調な発展を遂げ、 １９９６年には無機材料分野のＣＯＥに認定されるとともに、 全国共同利用の応用セラミックス研究所に拡大改組されました。
創立３０周年および５０周年という節目には記念事業が行われましたが、 とくに
５０周年では、 松田武彦学長および松永光文部大臣から祝辞をいただくとともに、
山内俊吉、加藤六美元工業材料研究所長・学長をはじめとする研究所関係の錚々たる方々の名が記されております。 ファインセラミックスや建築材料研究における貢献を讃えるばかりでなく、研究所のさらなる発展への多大の期待が託されました。
その後２０年、 エレクトロニクスの驚異的発展、 高温超伝導の発見、 ナノテクノ
ロジー分野の展開など、 無機材料を中心とする機能材料科学の進化は加速され発展を続けています。 建築材料を始めとする構造材料についても、 神戸地震や米国の９ ・ １１事件を契機にして、 安全や防災に関わる材料開発および新しい構造技術へのニーズはますます高まってきました。 このような研究をリードする全国
共同利用の応用セラミックス研究所の使命は極めて重要であり、 今後のさらなる発展を期待するものであります。
一方、 ２０年前の製造業を中心とする高度経済成長を反映した大学 ・ 研究所の持続的発展の見通しは、 バブル経済の崩壊や若年層の人口減、 さらには中国を始めとする周辺諸国の急成長を前にして修正を余儀なくされました。 応用セラミックス研究所創立７０周年に当たる本年、 国立大学は法人化され、 研究所にとってもその存立基盤と組織運営に関わる基本的な変革が行われております。“昨日あったものは明日もある、 昨日までしてきたことは明日も出来る”、 ということについての安易な保証は無くなり、 大学人 ・ 研究者としての自由とともに、 社会への責任を意識した約束と将来への夢の実行プランが明確に求められるようになったと言えましょう。
研究大学として世界最高水準の総合理工系大学をめざす東京工業大学にとって、 附置研究所の意義は益々高まって参りました。 東京工業大学附置研究所の中で唯一の全国共同利用研究所であり、 常に世の中の流れを先取りして進化を続けてきた応用セラミックス研究所の７０年の歴史に敬意を表するとともに、 今後の一層の発展を祈念するしだいであります。

IX

応用セラミックス研究所の新たな飛躍に向けて
応用セラミックス研究所

所長

鯉沼秀臣

現在の応用セラミックス研究所は、 建築材料研究所の流れをくむ材料融合部門（建築物理研究センター） と窯業研究所の流れをくむ２部門 （材料機能部門および材料解析部門）、 ならびに構造デザイン研究センターから構成されています。
建築材料研究所がスタートした１９３４年は、 関東大震災から１１年後、 ２回の世界大戦の間に位置し、 日本が震災から立ち直り、 近代化を目指し世界に進出し始めた時期に当たります。 初代所長にフェライトの発明で有名な加藤与五郎教授が就任したことは、 当初から無機セラミックス研究との連携を想定していたのかもしれません。 １９４３年には窯業研究所が設置され、 両者は１９５８年に合併して工業材料研究所となり、 さらに１９９６年には材料研究では全国で２番目の機関ＣＯＥに認定され、 全国共同利用の応用セラミックス研究所と改称して現在に至っています。

東工大で最古の研究所であるからといって古い殻に閉じこもることなく、 組織 ・
名称の変更とともに研究の進歩や社会ニーズを反映する種々の改革に積極的に取り組んできました。 大部門制の導入（１９８１年）、時限研究施設の設置（１９７６年）とセンターへの改組更新、 東工大最初の寄付 （ＴＤＫ） 講座の設定と３０代女性（川合真紀） 教授の登用 （１９８８年）、 全国共同利用研究の推進 （１９９６年） などの例を挙げることが出来ます。 このような積極的な改革の姿勢が、 研究所から４名の東工大学長 （内田俊一、 山内俊吉、 加藤六美、 斉藤進六） を始め、 他大学の総長 ・ 学長、 高専校長、 社会的影響力のある要職に多数の人材を輩出した背景にあると思います。学外的にも科学技術庁傘下の無機材質研究所（１９６６年：
現 ・ 独立行政法人、 物質材料研究機構 ・ 物質研） や神奈川科学技術アカデミー（１９８９年） の創立にも貢献してきたことが知られています。

本業ともいうべき研究でも、 セラミックスおよび建築構造 ・ 材料の分野で日本を代表する研究所として、 科学研究費特別推進、 創造科学、 戦略、 学術創成、
国際共同などの大型プロジェクトはじめ、世界をリードする研究を推進してきました。
また、 酸化物エレクトロニクス、 セラミックス超機能、 ダイナミック構造・物性解析、
耐震 ・ 耐火 ・ 耐久、 免震 ・ 制振構造などの新たな研究分野を発信し、 海外を含めた約１００の研究グループに全国共同利用サービスを提供しています。

X

研究所７０年の節目の年に、 国立大学は法人化されました。 政令で規定されていた国立大学附置研究所 （全国２０大学に５８、 うち１９が全国共同利用研） は、省令にも規定されない法人化国立大学の附置研究所になりました。 文部科学省の傘からはずれ、 大学院研究科と同様に、 中期目標・中期計画に基づいて研究・
教育、 および社会への貢献を自己申告し、 その実績が評価され、 組織運営や個人の待遇にまで反映されることになります。 これまで以上に緊張感を持って研究所の存在をアピールしていく必要があります。 また、 全国共同利用研であるということは、 東京工業大学のみならず全国の研究機関に最先端の研究知識、 方法、施設を備え、 拡充させ、 提供する義務を負っていることになり、 東工大附置研を超えたスーパー研究所としての使命も有することを意味します。

創立７０周年に当たり、 安田榮一副所長と和田章実行委員長を中心に記念事
業を企画し、 すずかけ台キャンパス ・ 第２回学術研究公開 （１０月２２日） に連動して、 以下の行事を実施することにしました。 是非お立寄り、 ご覧下さい。
1.70 周年記念式典・講演会・コンサート：10 月 21 日、すずかけホール
2. 記念論文集「セラミックスと建築材料」の出版
また、 これに合わせて２００４年版の研究所案内 （Materials and Structures
Laboratory） とニュースレター秋号を発行します。
これらの記念事業と出版を通して、 セラミックスと建築材料分野を代表する全国
共同利用研究所としての歴史と現状を紹介し、 法人化という新たな環境に置かれた研究所の今後の発展を考えたいと思います。

応用セラミックス研究所は、 ７０年の歴史の上に科学技術創造立国の基礎となる
材料 （もの作り） 研究 ・ 教育への貢献に向け、 さらなる進化 ・ 発展をめざします。
関係各位の応用セラミックス研究所に対するこれまでの御厚情に感謝し、 今後の一層のご理解、 ご支援をお願い申し上げます。

XI

創立七十周年記念出版「セラミックスと建築材料」の編集方針
本書は、 三部から構成されている。
第一部 「七十周年に寄せて」 は、 研究所で活躍された旧職員に執筆をお願いし、 御寄稿いただいたもの全てを五十音順で掲載させて頂いた。
第二部 「沿革」 では、 建築材料研究所、 窯業研究所、 工業材料研究所、 応用セラミックス
研究所の設立の経緯、 組織と研究経費の変遷、 研究成果等について簡単に纏めた。 記載した研究成果は、本研究所の７０年の歴史の中から社会に影響を与えた研究であり、国の研究費、民間からの研究費、 他大学との共同研究、 民間企業との共同研究などの成果として築かれたものである。
一つ一つの成果に関係者、 関係企業のお名前を記載できなかったが、 長い間の御協力に厚く感謝申し上げる次第である。
第三部 「研究所教員総説論文」 は、 研究所の現教員が進めている研究の一部を総説論文として書き下ろしたものを纏めたもので、 最近の研究所の成果が沢山盛り込まれている。
ご一読頂き、 御意見、 御鞭撻を頂ければ幸いである。

XII

目

次

70 周年記念出版

content
祝辞

学長

相澤

益男

応用セラミックス研究所の新たな飛躍に向けて

所長

鯉沼

秀臣

第一部

「七十周年に寄せて」

石澤

伸夫…………………………………………………………………………………… 2

垣花

眞人…………………………………………………………………………………… 3

川合

真紀…………………………………………………………………………………… 4

川副

博司…………………………………………………………………………………… 5

木村脩七…………………………………………………………………………………… 6小池迪夫…………………………………………………………………………………… 7

佐多

敏之…………………………………………………………………………………… 8

澤岡昭…………………………………………………………………………………… 9

柴﨑明博………………………………………………………………………………… 10

瀬高

信雄………………………………………………………………………………… 11

宗宮

重行………………………………………………………………………………… 12

立花

義弘………………………………………………………………………………… 13

田中

清明………………………………………………………………………………… 14

中川善兵衛……………………………………………………………………………… 15

中村

哲朗………………………………………………………………………………… 16

濱野健也………………………………………………………………………………… 17

第二部「 沿革 」

応用セラミックス研究所の歴史と現状

安田

榮一，吉村

昌弘…………… 19

研究所で活躍された方々………………………………………………………………… 25研究所現職員…………………………………………………………………………… 27
XIII

第三部

「応用セラミックス研究所教員総説論文」■ セラミックス機能部門
ペロブスカイト型酸化物の化学設計- 現象論を越えて -

満

32

鯉沼

秀臣

37

秀雄・神谷

利夫

45

山内 尚雄・Maarit Karppinen

52

伊藤

コンビナトリアルテクノロジー
明日を開く“物づくり”の新世界

ナノ構造を利用した透明酸化物の高機能化- ユビキタス元素を使って新機能に迫る -電子相関機能性酸化物- 次世代エレクトロニクス材料 -細野

ワンダーマテリアルの創製をめざした
セラミックスにおけるナノエンジニアリング

護

62

祐司

70

吉本

（兼任：フロンティア創造共同研究センター）

フラックスエピタキシー：
気相成長における酸化物薄膜の相制御と高品質化

松本■セラミックス解析部門
巨大粒度効果- 誘電体結晶における不思議な現象 -なぜ、物質ダイナミクスか？

ソフト・フォノンモードの観測- 1T -TaS2 のＸ線熱散漫散乱 -リラクサーにおける強誘電ナノ領域形成の熱力学研究

レーザー衝撃波による相転移ダイナミクス解析

徹

74

近藤

建一

78

佐々木

聡

83

川路

均

89

中村

一隆

94

笠井

和彦

99

阿竹

■材料融合システム部門
パッシブ制振構造の包括的設計

XIV

セメント硬化体の空隙構造の新しい 3 次元測定手法

享二

106

鉄筋コンクリート梁の開口周りのひび割れ抑制と補強を目的としたローカルプレストレスの利用

林 靜雄

112

材料の進歩と建築構造

和田

章

120

高温度における高強度コンクリートの力学的特性に関する研究

安部 武雄

128

コンクリート構造物における損傷制御

坂田 弘安

136

横方向プレストレスを導入した鉄筋コンクリート柱の能動的拘束効果とせん断ひび割れ性状

篠原 保二

144

バウシンガー効果を考慮した構造用鋼材の履歴モデル

山田

哲

151

榮一

157

吉村昌弘

163

田中

■構造デザイン研究センター
ガラス状炭素の黒鉛化

安田ソフト溶液プロセスの新展開：
セラミックス膜およびパターンの直接作製

あとがき

セラミックス超塑性

若井

史博

170

炭素系複合材料への高速飛翔体衝突損傷

田邊 靖博

175

ナノインデンテーションを利用した局所力学特性評価技術の開発

赤津

隆

180

哲，和田

章

185

安田

榮一，山田

XV

第一部
「七十周年に寄せて」

■七十周年に寄せて■ 「 器 」
名古屋工業大学

教授

石澤

伸夫

創立 70 周年おめでとうございます。
私は昭和 48 年に学部 4 年の卒研生として当時大岡山（石川台地区）にあった工業材料研究所にやってきました。学位取得後、しばらく工学部のほうにお世話になっていましたが、昭和 63 年にすずかけ台の応用セラミックス研究所に助教授として再び戻ってきて、平成 15 年 9 月までこちらにお世話になりました。客観的にはずいぶん長かったともいえるのですが、自分であまりその印象がないのは、
たぶん大岡山とすずかけ台に二分されているからだと思います。
玄関に極めて重々しい印象のあった石川台の工材研本館はとっくに消滅し、総ガラス張りの軽やかな建物になり、見知らぬ人が出入りしています。すずかけ台の応セラ研は、建設当時はさぞモダンで立派だったのでしょうが、いまや、なんとも形容のしがたい古めかしさに包まれつつあります。
見覚えのある景色や景観に久しぶりに出会ったとき、人は懐かしいという意識を強くもちます。その意味で建築物は「懐かしさ」にかかわる極めて大事な要件です。見慣れた建物がなくなり、しゃれた新しい建物に変わってしまうと、何か疎外された気になり、いっそ別なところへ行こうかと思ってしまいます。景観は人の意識を巧妙に操作します。
日本には、チープな建物のスクラップアンドビルドを繰り返すことによって人の流動を促し、経済を活性化させてきた 50 余年の歴史があります。建築家にとっても、人目につく、奇抜なアイデアの建物を提案することが公募をパスするための重要な要素になり、政治的、経済的要因がこれを無言のうちに、そして明瞭な意図をもって、後押ししてきました。隣も、その隣も、てんでばらばらに異なる建物が立ち、しかもすぐに建て変わりますから、どの都市も急速に均質化し、迷路化し、全体としては特色のない、平凡な街の表情を呈するようになりました。
今では、日本のどの街へいっても、ある種の既視感をもつ人が多いでしょう。
昨今の大学の建物の新築・改築ラッシュも日本の経済再建と無縁ではないようです。応セラ研も建替えが近づいてきているかもしれません。合理性と経済性に裏打ちされた、近代建築の見本のようなスラブ・ピラー型の建物ですから、短命も、もしかしたらその隠された最後の使命なのでしょう。個人的には、せめて大学の建物くらいは、少なくとも 100 年間は大体の形を変えないでほしいと思うのですが。
私がおりました旧工材研石川台 4 号館は耐震補強のせいで少し太って立派になりましたが、外観はほぼ保持されていて、今でもなぜか健在です。住宅地域に隣接しているため、規制の問題でとり残されたのでしょう。何年あるいは何十年ぶ
りにちらりと見るのはいい気分です。人は年をとり、どんどん入れ替わっていきますが、研究所として変わらずに引きついでいってほしいものは何かというと、
はて、器くらいなのだろうか？という気がします。器の一つは建物ですが、これは既に述べてきたように、いまの世の流れからいって長持ちしそうにもありません。ほかにはどんな器があるのでしょうか？ 「茶碗の精神」とかでは冗談にもなっていませんね。閑話。
益々のご発展をお祈りいたします。
2

■七十周年に寄せて■ 「 自由な土壌を基盤に変容する研究所 」
東北大学多元物質科学研究所

教授

垣花

眞人

応用セラミックス研究所創立七十周年おめでとうございます。研究所 OB の一
人として心からお祝い申し上げます。
応用セラミックス研究所が誕生するまでの歴史を眺望しますと、“メタモルフォーゼン（変容）”という言葉ほど応用セラミックス研究所の特徴を表現する言葉はないのではないでしょうか。ルーツである建築研究所と窯業研究所とが統合して工業材料研究所になり、その後各種研究施設の設置、大講座制への移行など、次々と組織の刷新を図りながら、1996 年には全国共同利用型の研究所として、また材料分野の COE として応用セラミックス研究所に改組・転換するという、まさに大きな変容をとげたわけですから。全国共同利用研への移行は、当時の工業材料研究所の規模（所員数）から考えて、およそ誰も考え着かないような
巧妙かつ大胆な変容であったと思われますが、同時にそれに適しい実力を備えた研究所でもあったということだと思います。従来型の附置研究所のまま停滞するのではなく、新しい研究所のスタイルを創出しようとする当時の研究所全体の熱
気と意気込みを今も昨日のことのように思い起こすことができます。
筆者自身は、1991 年 4 月に工業材料研究所の材料プロセス部門の吉村昌弘教授が主宰する研究室の助教授として赴任し、以来本年 3 月まで 13 年間に渡り研究所の一員として研究・教育活動をさせていただきました。応用セラミックス研究所の特徴として変容に加えて（若手研究者への）自由があると思います。教授と助教授がそれぞれ独立の研究室をもち、必要に応じて複数の研究室が連携して研究を行うという自由なスタイルはかなり独自なものと思われます。教授の先生方に自由を与えていただいただけでなく、様々な形で継続的に援助していただいたお陰で、筆者は「水溶性チタン化合物の研究」により、平成 14 年度文部科学大臣賞を受賞し、研究功績者として表彰されました。これは筆者個人にとって最も大きな思い出でありますが、地味な基礎研究からスタートしたこの研究が工業化にまでつながり一定の評価をいただけたのは、まさに応用セラミックス研究所で自由な研究環境を提供していただいたからに他ならなく、研究所ならびに関係者の方々に深謝する次第です。
折しも 4 月 1 日から国立大学法人がスタートし、附置研究所は今後厳しい立場に置かれることも予想されますが、独創的研究を産み出す自由な土壌を基盤に応用セラミックス研究所が無機材料・建築材料の分野で世界をリードする共同利用
研究機関として更に大きく変容することを筆者は確信しています。

3

■七十周年に寄せて■ 「 好機そして転機 」
東京大学大学院新領域創成科学研究科
独立行政法人

理化学研究所

教授

主任研究員

川合

真紀

１９８８年３月、すずかけ台の駅から国道をくぐる小道を通って工業材料研究所（当時）の一室へ入りました。東工大で初めての寄附講座の客員教授を決める
面接会場です。バロン（男爵）と呼ばれた元所長の澤岡昭先生との最初の出会いでした。セラミックスの高温超伝導体が発見されて間もないころで、研究所でも付属のセラミックス研究センターを中心に、活発な研究が展開され始めていました。当時の工業材料研究所ではバルクの物性研究が盛んでした。応用研究を念頭に、現所長の鯉沼秀臣先生の研究室では世界に先駆け、酸化物超伝導体薄膜の研究が始まったところで、先生はレーザーアブレーション法による薄膜プロセスに着目され、当時鯉沼研究室の助教授だった吉本護先生や大学院生だった川崎雅司
さん（現東北大学金属材料研究所教授）が中心となって薄膜製造装置の設計が始まりました。私の研究室では、分子線エピタクシー法で酸化物薄膜の形成過程の研究を開始することを決意し、セラミックスセンターに新しい超高真空システムの建設が始まりました。固体表面での化学反応の研究の経験しかない、新米の研究者であった私が思い切って始めたプロジェクトでした。さしたる経験も持たぬ
我々が、その後３年の間に国際会議に招待いただくまでに成果を挙げられたことは、私の研究者人生を好転させる転機となりました。今になって思えば、当時センター長だった澤岡先生が、若年ものの私を信用して応援くださったことが、全ての出発点でした。その後、工業材料研究所は応用セラミックス研究所となり、近代的な研究所として益々輝いています。現状にとどまることなく、新しいものを積極的に取り入れて発展していくことがいかに大切か、身を以て体験した３年間でした。
理化学研究所で研究室を主宰するようになった後も、国のプロジェクトで鯉沼先生や吉本先生とご一緒させていただいたり、政府の委員会で澤岡先生とご一緒するなど、応セラ研の諸先生方とのおつきあいは続いております。若い学生さん
たちと一緒にいたずらしたりしたあの時期が、研究者人生の出発点でした。応セ
ラ研の諸先生方に感謝。そして、研究所の益々のご発展をお祈り申し上げます。

4

■七十周年に寄せて■ 「独立行政法人化に寄せて」
東京工業大学

名誉教授東京工業大学名誉教授

川副フロンティアテクノロジー㈱代表取締役社長

川副博司

定年後私は、大企業において新製品の市場化を通じ実業を学んだ。この経験から競争力のある新技術開発の必要性を痛感し、それを目的とした venture を設立した。今新技術の開発作業と資金の手当てに四苦八苦している。このような生活感覚から法人化に際し何を期待するかを記し、70 周年に寄せるメモとしたい。
現役諸氏の参考になれば幸いである。
私企業は収支償わなければ倒れる。これは自明の社会原理でありまた淘汰・新生のルールでもある。実業の世界に入って間もなく、私はこのことを単に字面上でだけ理解していたことを思い知らされた。民間企業には打ち出の小槌はない。
何らかの活動をしようとすれば、その経費は自ら稼がねばならない。民間企業特に中小企業の従業員は、このような経済原理の緊張関係の中で、企業の社会的必要性及び存立の意味を日々問われている。
私は大学在職時、我が国の国家財政が実質的に破綻していたにもかかわらず東工大が無くなるなどと考えたことがない。むしろ科学技術振興予算を少しでも多く分捕り、研究所や専攻など関係組織の発展や研究環境の強化に努めた。特に東工大・長津田は、先端的科学、技術の研究とそれを通じた教育を活発に展開しているという自負があったため、そうすることに躊躇を感じなかった。今考えてみれば、これを可能にしたのは枯れることのない「国家 ( 文部省 ) 予算」に支えられているという親方日の丸意識と、異論が発生しにくい同族人種のみから構成されている教授会という意思決定機関の存在である。
社会的組織は、それが国家・政府機関あるいは民間企業であるとを問わず、須らくその存立の目的や役割を日々検証し社会の発展に応じ変革すべきものである。前述のように民間企業には経済原理による淘汰・新生機構が働くが、政府機関にはこの機能をもつ有効な外部システムが存在しない。その結果内部的には、社会から受容されているかどうかを日々検証せざるを得ない日常的緊張感が欠落してしまう。このことと社会的組織の一般的特徴、そこに所属する人間の生活の場でもあるという事実、が結合すると、自分達のための組織という錯覚が蔓延し、内部常識化する。いわゆる永田町の常識、先生の非常識である。法人化以前の大学は、嘗ての私の意識を含め、三菱自動車と似たり寄ったりであっただろう。
法人化は、一面では大学と一般社会の関係を強化する機運を醸成した。社会の要請を官製の同族評価機関などには頼らず、直接担税者から得る方策を考えてはどうだろう。直接的相互作用には苦言もあれば激励もあろう。しかし生きている
人間同士の生の感覚を通じた相互作用なくしては、大学人が健全な組織人になることは出来ないように思える。丁度企業の人間が顧客という非同族の生きた人間との直接相互作用を通じて成長するように。

5

■七十周年に寄せて■
東京工業大学

名誉教授

木村

脩七

応用セラミックス研究所が創立七十周年を迎えられることはまことに喜ばし
く、お祝い申します。
私が当時の工業材料研究所に勤めておりましたのは、約三十年前のことになります。時の経つのがいかに速いかを改めて感じます。当時をふり返りますと、私達の研究室は大岡山のキャンパス、天工研の地下が最初でした。誰もが考えることですが、オリジナルな研究を進める事に腐心しました。しかし、いろいろな制
約がありました。中でもそれは研究室の広さの問題でした。面積が十分でないものですからこれを如何に有効に活用するかにありました。それから暫くして研究所は長津田キャンパスに移転することになります。新しい研究所の構成、構造、内部の仕様などに、担当委員は限られた条件のもと、研究所として必要な機能の充実に頭を悩ましました。移転にあたって当然実験設備の取り外し、移転後の再設置、組み上げて順調に運転するように進めることは当然です。あれやこれやと注意しながら移転の作業を進め、主な作業が終わったのは九月に入った頃でした。しかし、多くの設備は運転をはじめてもなかなか従前の性能を発揮してくれません。ほぼ満足の行く状態に復帰したのはその年も秋深くなってからでした。
ともかく一緒に勉強した仲間は実験設備を整備しながら、研究を進めて翌年の三月所定の成果をあげて卒業して行きました。こういう状態ですから、当時研究室に属した学生達には随分と無理をお願いしたものです。忘れがたく強い印象として残っています。
それから暫くした頃でした。研究所の将来計画を検討し、私達の研究所は大部門制を導入することになりました。概算要求で私達たちの計画が少なくとも学内で上位に予定されたことは、それまでに幾度か検討を繰り返してきただけに喜びでもありました。少なくとも長津田のキャンパスに何とか新しい研究の流れをつ
くろうという雰囲気がありました。さらに大学院重点化を前にして、大学は研究、教育に転換点を迎えつつあった時期でもあります。
今当時を思い返しますと、やはり若気だけが取り柄で、がむしゃらに課題と向き合あっていたように思います。自由な雰囲気もありましたし、世の中も今ほど世知辛くなくもっと寛容でした。成果云々と慌ただしく問われることもなかったようです。有り難いことでした。
今日、大学を取り巻く社会の状況はまさに激しく変化しております。しか し、
目先のことにとらわれることなく、将来私達の社会が真に必要とする大学附置の研究所として、長い視点にたって活躍されることを期待しております。

6

■七十周年に寄せて■ 「創立 70 周年を祝して」
東京工業大学

名誉教授

小池

迪夫

創立 70 周年を迎えられたことを心からお慶び申し上げます。
貴研究所が創立された 1934 年は、我が国が満州（現･中国東北部）への出兵により戦争体制へ突入して 3 年を経、大学の独立と学問の自由が脅かされ始めた
危急の時期でした。ヨーロッパでは、この年Ａ . ヒトラーがドイツの首相に就任
し、第二次世界大戦前夜の帝国主義の足音が次第に高くなっていました。
このような暗漕たる世界情勢でしたが、東京工業大学では素晴らしい研究が実っています。1932 年の古賀逸策先生によるＲカットの水晶振動子の発明（特許取得は 1933 年）に続き、1933 年には加藤与五郎、武井武両先生による OP 磁石の発明（特許取得は 1935 年）により、電波通信発展の基礎が築かれました
以来、戦前戦中の動乱期、戦後の困窮を克服した経済復興と大発展、そして長期経済低迷を経験した 70 年を、貴研究所は統合、大部門制の採用、そして全国
共同利用研究所への改組転換により、up to date な要望に応える体制を整えて来られました。小生がその長い歴史の一時期22年間在籍することが出来たことは、何物にも代えがたい誇りと無上の喜びとするものです。
とき将に本年、1877 年に開成所と東京医学校の合併により東京大学が創設されて以来、127 年間の長きにわたり存続維持されてきた国立大学という組織が法人化されました。大学関係者の驚きと戸惑、準備期間における教職員のご苦労には想像に余るものがあります。
しかし、さすがは東京工業大学と感じ入りました。全国に先駆けて大学院大学を創設したことなど、幾多の時代の要請に応えるべく改革を成功裏に進めてきた
豊富な経験を生かし、順調に国立大学法人東京工業大学を発足させたことに強い敬意の念を払い、今後の発展を見守っております。
さて、次は応用セラミック研究所の法人化対応と存じます。既に着々と進められていることと思いますので、ＯＢの 1 人でしかない小生があれこれ申し上げる
べきことは何もありません。研究所教職員および学生諸君が心を合わせ一丸となって、的確なテーマを選定し研究に鋭意遭進され、多くの有益な成果を公表す
ることにより、世界の科学･技術･工業の発展に貢献されることを、真摯にご期待申し上げて、祝辞と致します。

7

■七十周年に寄せて■
東京工業大学

名誉教授

佐多

敏之

終戦後 , 台湾から引き揚げて来、卒研で指導を受けた清浦先生の研究室に無給の研究助手として潜り込むことができた。そのうちに正式助手に採用していただ
き窯業研究所の職員となった。窯業研究所は木造 2 階建で、前には原料粉砕室、成形プレス、セメント養生室、ガス焼成炉などがあり、小生の研究室は 1 階で、設備を使うには便利であった。木造の研究所の 2 階の床は隙間が開いていて、丁度上の 2 階は会議室で、少しは声が聞こえたり、水が降ってきたりした。当時は山内所長と河嶋、森谷、清浦、田賀井先生などがおられた。我々若手も研究促進のための助手会を作って先生方と話し合ったりした。
戦後の研究は、原材料である鉄鋼産業の回復であり、製鋼平炉から転炉への転換による生産性の向上で、当研究室では塩基性のドロマイト煉瓦の組成、耐消化
性、耐侵食性などを研究した。もう一つの戦後復興として食料増産のための新しい肥料の溶成燐肥の研究がおこなわれた。米国 TVA では溶融はカーボン電極の電気炉で行われていたが、新らしい酸化雰囲気での溶融炉の開発研究で、燐肥の最適組成の決定、燐肥溶融物による侵食反応などを研究した。以上の開発研究で、特にドロマイト耐火物に重点をおいて研究し、リン酸三石灰－マグネシア－
シリカ系の状態図を含めて、小生の学位論文となった。
1950 年ごろから、山内先生のもとでサーメットの共同研究が始まった。その内、酸化物サーメットを分担した。アルミナやジルコニアにニッケルやクロムの耐熱金属を配合して、機械用耐熱高温部品として役立てようとするものであった。この研究で後のファインセラミックスの前駆研究となった役割は大きい。もう一つ少し遅れて始まったのが原子力平和利用で、米軍による占領が終わって始まった。核燃料として金属ウランでなく、動力炉用酸化ウランの採用のための基礎研究を行った。酸化ウラン粉末の焼結、U-O 系の酸素分圧下での不定比性、状態図などの研究を行った。また酸素含有雰囲気でも安定な UO2-ThO2-02 系の核燃料についても成果を得た。また、同様な新エネルギーの開発で MHD 発電用炉壁や電極の基礎研究をおこなった。
以上の高温セラミックスに関連して高温でのセラミックからの成分蒸発の研究をおこない、質量分析計で蒸発種を測定した。以上の高温セラミックスの研究を
窯業研究所、工業材料研究所と約 35 年に渡って主にエネルギー関連の高温セラ
ミックの研究ができたことを感謝している。研究所も今後改変されていくこであろう。70 周年のお祝いを申し上げるとともに、今後も先端的研究を発表されていくことを期待するものである。

8

■七十周年に寄せて■ 「全国共同利用研究所へ」
大同工業大学学長

澤岡昭

工業材料研究所が全国共同利用研究所である応用セラミックス研究所に変わったのが 1996 年でした。私は工業材料研究所最後と応用セラミックス研究所最初の所長を務めさせていただきました。全国共同利用研究所に昇格することを最優先にして、工業材料研究所の歴史を後回しにしての改組であったために深刻な問題が生じました。この問題は本年 4 月の国立大学法人化によって解消されることを期待していましたが、難航しているとの噂を聞いて、退官後 5 年以上が経過した今も責任を感じています。
1991 年にバブル経済が崩壊し、93 年頃から政府は財政難に陥り始めました。
その当時、文部省はいくつかの大学附置研究所を重点化して資源の集中を図る方
針を決めました。その方策の一つが附置研究所を全国共同利用研究所へ昇格させて機能を強化することでした。
1994 年 12 月に文部科学省から、所長私案で良いから、改組について考えていることがあったら私案を出してほしいとの要請がありました。それが全国共同利用研究所へ改組される第 1 歩であったとは、全く予想もしていませんでした。95
年春には通常の手順で 96 年度概算要求のための研究所充実計画をまとめて、学長ヒアリングを受けました。5 月に大学全体の概算要求が文部科学省へ提出されました。
6 月に突然、文部省研究機関課から呼び出しがありました。可能性は高くない
が、工業材料研究所を全国共同利用研究所に昇格させる候補にしたいので、意向を伺いたいとのことでした。その時は九州大学が本命であり、東京工業大学が控えであったことは全く知りませんでした。当時、九州大学は複雑な学内事情を抱えており、概算要求の上位に附置研究所を挙げることが出来ない事情があったことを後で知りました。
当時 96 年度に全国共同利用研究所をひとつ増やすことが省内で決定されていたようです。九州大学は無理であることが判明し、急遽、東京工業大学が第 1 候
補に繰り上がったことを後に知りました。
7 月になり、矢の催促で様々な書類の提出が求められました。このような裏事情を知っていたら、もっと、有利に交渉を進めることができたと思います。研究機関課からは実に厳しい指摘を受けました。1958 年に建築材料研究所と窯業研究所が統合した時の書類を取り出して、「いまだに寄り合い所帯であり、統合の効果は見えていない、今まで 37 年間、何をやっていたのですか !」と大声で怒鳴りつけられる場面があったほどでした。
研究所教授会の合意形成が不十分のまま、学長の決裁を得て、大学として工業
材料研究所を全国共同利用研究所へ改組することが決定されました。概算要求は学長一任という評議会決定を根拠に、私は辞任覚悟で共同研究所への道へ向かって走り始めました。当時の木村孟学長の励ましをいただきながら、苦しみの始まりでした。
97 年には九州大学応用力学研究所が全国共同利用研究所へ改組され、最後の全国共同利用研究所になりました。大学法人化後も、全国共同利用研究所は文部科学省の天領として、特別の扱いを受けることになりました。この特殊事情がいつまで続くとは思いませんが、この立場を利用して応用セラミックス研究所は独自の道を歩いて頂きたいと心から願っています。
9

■七十周年に寄せて■ 「あの頃の工材研」
北見工業大学

事務局長

柴﨑

明博

応用セラミックス研究所創立七十周年、おめでとうございます。
私は、昭和四十五年四月から約二年半の間、工業材料研究所の事務に勤務させていただいた。当時は、佐藤正雄所長、水島晃事務長の時期であり、長津田への移転計画は検討され始めて間もない時期であった。
その頃の工材研は、学園紛争後間もない時期であったが、教官、事務、学生
が、お互いを主張し合いながら、またお互いを理解しあっている職場の雰囲気を持っていた。
私が属していた経理掛の業務でも、先生方の先進的かつ多様な研究の要請には何とか応えようとはするわけであるが、当時の事務の個性派集団からはかなり自由に是々非々を主張させていただいた。
当時の雰囲気の伝えるものとして是非触れておきたいことに、バレーボールがある。これは都合がつけば連日、工材研の教職員、それに学生も交えて熱心に行っていた。
今から三十有余年前になるが、その光景は、顔ぶれの若いまま昨日のように思い出される。ちょうど工材研の裏手に、都合よく一面のバレーコートがあって、そこでプレーに熱中し、歓声を上げていたのである。近くには、夏には黄色い実をたわわに付けた枇杷の木があったことが印象として残っている。私は、このバ
レーボールが、工材研で働き、学ぶ者に意思の疎通を促し、お互いを理解しあう
ことに大いに役立ったと確信している。
先生方もよく事務室においでになり、よく興味ある話も聞くことができた。あるときなどは、結果としては当時「株」には関心がなく残念な話なのであるが、斎藤進六先生が、事務室の中央のソファーに座られ、人造ダイヤモンド技術の進歩で近く京セラの株が上がるだろうとのことを話されていたのを覚えている。
仕事後には、連れ立って大岡山駅方面に向かい帰路に着くはずが、途中で煮込
み屋などに引っかかってしまうこともよくあった。当時を知る多くの事務の上司や同僚、先生方が既に鬼籍に入られ、かつてを語ることができないのは本当に残念である。工材研には、「和」と「競争」が共存しているように感じられた。
このような雰囲気が醸し出されたのは、研究所の位置が大岡山駅や本部からほどよく離れ、そして地下道をくぐってのいわば別天地であったことも、大いに関係しているのではないかと思っている。
現在の長津田キャンパスもこのような意味ではかつての工材研と同じであり、今日、応用セラミックス研究所七十周年を迎え、さらに今後、国立大学法人としての競争的環境の下で大いなる飛躍発展を期するときに当たり、まさに好都合であると思っている。
応用セラミックス研究所の今後ますますの御発展を祈りたい。

10

■七十周年に寄せて■
物質・材料研究機構

名誉顧問

瀬高

信雄

応用セラミックス研究所が創立 70 周年を迎えられましたことを心からお慶び申し上げます。
応用セラミックス研究所の前身である窯業研究所、ならびに工業材料研究所の時代に在職した当時を回顧いたしますと感慨深いものがあります。
率直に申し上げまして窯業研究所時代はその存在感がやや薄かったように感じております。昭和 30 年代の初等頃から強誘電体、酸化物磁性体などの電子材料、あるいは非酸化物系セラミックス、繊維状セラミックスなど、従来の窯業領域を越えた多くの新たな機能性無機材料の研究が次々に台頭し始め、他方、成形、セラミック・コーティングなどに係わる新たな合成技術が開発され、ニューセラ
ミックス、ファインセラミックスと称する新たな分野が派生してきました。それに伴い研究内容も変貌し、専門領域を越えた横断的な研究交流が自然発生的に起こり、これらの研究分野が促進した経緯があります。この学際的研究の雰囲気と人事交流がセラミックス領域を益々拡大、発展する原動力の一つとなったとも言えます。
近年、生命科学領域の進展は目を見張るものがあります。その背景には生物と非生物─コンピューターによる情報処理、画像処理技術、また高機能の解析技術―との融合的研究が強力な推進力となっており、その傾向は益々強まっていると推察いたします。
最近、セラミックス領域に於いてもナノテクノロジー・材料分野が重点研究として取り上げられております。この分野の飛躍的発展、さらにセラミックスの研究領域から新たな分野を創生するためにも、専門領域を越えた融合的研究、研究
者の流動、人材育成が必須となっております。
応用セラミックス研究所におきましては、全国共同利用型の研究組織を基盤として、セラミックス領域の先導的な研究所として、また国際的にも魅力のある研究拠点として、益々のご発展を期待しております。

11

■七十周年に寄せて■ 「わたしの好きな言葉」
東京工業大学

名誉教授

宗宮

重行

応用セラミックス研究所（創設）設立７０年を記念して何か文章をということで、この一文を記する。
先ず第一に、今日まで活躍された先輩、現役の方々の努力、尽力に厚く敬意を表したい。
第二に、ここまでこられたのは健康であることが１つの要件だったであろう。
指導して下さった先輩の方々、切磋琢磨した同僚、研究室に来て研究実験をした
学生さん、研究室の方々に厚く感謝したい。
第三に、国際的に活躍出来たのは、アメリカ、ヨーロッパ、アジアの方々、日本国内のいろいろな分野の方々御支援、御協力があったからで、これらの御援助に感謝したい。
私の好きな言葉を述べる。
1. 小生の中学校（旧制）の馬上孝太郎主事のよくいわれた言葉に“強く正しく朗らかに”という言葉がある。或る程度強くないと自分の主義、主張を実行できない。犬の遠吠えになってしまう。人生に正しくなければならないと思うし、また朗らかに送るのがよいと思う。
2. 朱子学の大家、南宋の朱子の偶成という詩の“少年老い易く、学成り難し
一寸の光陰

軽んずべからず 未だ覚めず

池塘春草の夢

階前の梧葉

す

でに秋声”
3. ３番目に“ローマは一日にして成らず”或いは“Rome was not built in a day."である。
4. 第４番目に、桃李言わざれども下自ら蹊を成す、成蹊大学の語源の成蹊である。
「史記」李将軍列伝より
5. 第５番目に本多光太郎先生の言葉
いろいろな言葉があるようだが、私は“今が大切”が一番好きである。他には“角は破損の因となる。人間また然り”“良書精読味の出るまで”“研究室では実験をせよ。家で本や研究報告書を読むこと”、“努めて止むな”などがある。
最後に研究所の益々の発展を祈る。

12

■七十周年に寄せて■
社団法人

電気化学会

立花

義弘

応用セラミック研究所創立 70 周年を迎えられ誠におめでとうございます。
この機会に、貴研究所における私の思い出を拙い文章ではありますが、述べさせていただきたいと思います。丁度、私も昭和 9 年生まれで今年 70 歳で古希を迎え、研究所と同じ 70 年を生きてきました。何かと研究所との因縁を感じます。
振り返って見ますと、貴研究所への着任は私の定年退官の丁度 3 年前で、東京工業大学最後の勤務先でもあり、誠に不思議なご縁を感じます。
着任当時は、東京工業大学勤務 30 年の中で長津田キャンパス勤務は、初めての勤務地で、大変な戸惑いを感じました。しかし、研究所長の中村哲朗先生、澤岡昭先生を初めとして皆様方の大変家族的な暖かい雰囲気に包まれ、大変楽しく仕事をさせていただきました。
着任当初、長津田キャンパスにおける消防訓練の当番部局となっておりました。
早速、所長の中村先生を初めとして、教職員一体となり消防訓練のリハーサルが繰り返され、長津田キャンパスの消防訓練としては、初めての試みとして化学薬品の混合による化学反応に基づく発火現象 ( 記憶違で無ければ、塩酸と苛性曹
達の混合 ) の公開実験が実施され、消防署当局から大変に感謝されたことが思い出となっております。
この実験には、鯉沼先生、川副先生、安田先生等多くの先生方のご指導により、実験実施者のリハーサルが繰り返され、消防訓練参加者の方々の一致協力体
制により成功したものと思っております。
次に、予算要求におきましては、長年要求しても不可能と思われた建築部門の悲願とされておりました「大型のランダム引張圧縮試験機」の概算要求が所長の中村先生と他部門の先生方の部門を越えたご協力により実現したことについて
は、他の部局に決して劣らない強い協力体制が存在することを認識いたしまして、本当に貴研究所に着任して良かったと当時も今も思っております。
次に、当時の文部省は共同利用型研究機関には優先的に予算配分をする雰囲気がありました。
このような雰囲気をいち早く感じとられた澤岡所長は、直ちにこの方向に向けての行動を取られたようですが、丁度私は定年を迎えまして何もご協力できずに退官したことを、今でも残念と思っておりますが、現在の全国共同利用型の応用
セラミクス研究所の華々しい発展を見まして、大変感激しております。
次に、真夏には、研究所近辺の教職員、学生共同の草刈りによる環境整備とその後のバーベキュウ等の飲み会による親睦会等等大変楽しい思い出が尽きません。
大岡山キャンパスのような桜並木はありませんが、研究所近辺の野山、畑、農道には、四季折々の花花が咲き、緑に覆われた森、様々な鳥達の囀り、と自然が満喫できる環境に最後の勤務ができたことを感謝しております。
すずかけ祭、ツツジ観賞会と地域住民との交流の場が設けられていたことも、
深い思い出の一つとなっています。
これからの大学は、小子化、国立大学の独立行政法人化等様々な変革と激動があるかと思われますが、貴研究所は、日本の大学の学術研究、民間との共同研究等の中心的な存在として益々ご発展されんことを祈念申し上げまして祝辞と致します。
13

■七十周年に寄せて■
名古屋工業大学大学院工学研究科

教授

田中

清明

応用セラミックス研究所の前身の工業材料研究所に、昭和 50 年 4 月から平成 2
年 3 月まで、丸茂文幸先生のもとで助手として勤務させていただいた。当時も大学等の研究職はなかなか求めがたかったが、恩師の斎藤喜彦先生から「丸茂君のところで助手を求めている。君、行って見ないか。」というお勧めをいただいた。早速丸茂先生にお目にかかったところ、「Ｘ線回折法で鉱物の電子密度測定をやる人がほしい。」というお話であった。岩田深雪博士の研究を嚆矢として、丸茂先生の Ni オリビンの研究等 3d 電子密度測定が行われ始めていた。博士論文の対象は有機化合物であったが、Ｘ線強度測定の精度はどこまで高いのかに重大な関心があり、同時反射等の系統誤差を研究していたので、鉱物でも何らかの貢献ができるのではないかと考え、お世話になることにした。
工材研では岩井津一教授と森川日出貴助手、丸茂文幸助教授と私が研究室のスタッフであったが、赤尾勝、岡田清、石澤伸夫、三宅通博、松山城仁、虎谷秀穂
各氏がおられた。最初に江上浩二氏とガラスのＸ線散乱強度の新解析法を試みた。同君はまだ４年生であったが、本質的で活発な議論が可能であり、東工大に来てよかったとつくづく思った。3d 電子密度の研究では、最先端となる電子密度の定量的解析を目指した。理学部におられた小林宏教授に、小西守一君と測定したヤーン・テラー結晶 KCuF3 の電子密度をお見せしたところ、二つの 3dγ軌道の混成モデルを御教示いただいた。このモデルに基づき解析を行ったところ、3d電子密度はきれいに説明できた。結果を計算機センターのプリンターから取り出
し、3d 電子の山が消えているのを見た時の小躍りするような気持ちは忘れられない。このため、重金属化合物の電子密度測定が、以後の主たる研究テーマになり、現在では、4f 電子密度解析もできる段階に至っている。
優れた人的環境と共に、工材研の助手には学生実験の義務がなく、研究に専念でき大変恵まれていた。世界的見地から研究を方向付け良導された丸茂先生と、楽しく共に研究した当時の学生諸君に心から感謝をささげたいと思う。

14

■七十周年に寄せて■ 「感謝と今後のご支援を」秋田大学工学資源学部

教授

中川

善兵衛

東京工業大学応用セラミックス研究所が、前身の研究所創立から 70 周年を迎えられたこと、こころよりお祝い申し上げます。戦前創立の古い歴史にかかわらず、常に斬新な視点での材料研究を押し進められ、平成 8 年度からは COE 全国
共同利用研究所として世界的研究のメッカの役割を担っておられますことは、まことに驚嘆に値するところです。
私は昭和 48 年 4 月から平成 9 年 1 月までの 23 年有余の期間、当時の工業材料研究所から応用セラミックス研究所で仕事をさせていただきました。初期の頃は学園紛争の余波がまだ尾を引いている雰囲気でした。学位取得後でしかも大学院で行っていた低温度域での鉱物合成の研究から、浜野健也先生の指導のもとで酸化物セラミックスの焼成過程の研究へと方針変更することになり、新たな取組を始めるための心構えも必要とされました。この方針変更の機会を得ましたことは私にとりまして正に幸運の微笑みであったといってよく、赴任した年の石油ショッ
ク以降、それまで華やかであった石油化学に替わって無機系材料、新素材開発指向の波と波長を合わせることになりました。その流れの中で 1980 年代にファイ
ンセラミックスブームを経験しましたことは研究者の端くれとして、幸運であったと感じております。
平成 9 年 1 月から秋田大学鉱山学部に移動し、学部改組を経て現在の工学資源学部附属素材資源システム研究施設で研究教育に当っております。当研究施設は秋田大学で唯一研究を主体とする組織ですので、その点では応用セラミックス研
究所と役割は類似している部署です。しかしながら、研究活動が非常に活発な応用セラミックス研究所の雰囲気を知っている者としては、全く異質な所に飛び込んだ感じを受けました。常識的には新しいところには慣れろといいますが、ここでは慣れてはいけないという認識になったわけです。そのため、人に取り入ることもなく、別な意味で言えば気ままにやらせてもらっております。それでも、専門に近い学科とはペアを組んでいる助教授ともども協力教員として受け入れてもらい、現在は無機化学の授業を担当して、毎年半講座相当分の卒論生を受け入れて指導をしております。
今年から秋田大学も独立行政法人に移行しましたが、地方大学には非常に厳しいものがあります。また、当研究施設は 2 年後に時限を迎えますので、そのための改組にも迫られており、以前から在職している教授達の意見とは異なってでも若手のメンバーとともに乗り越える努力をしているところです。秋田大学赴任後も応用セラミックス研究所とは共同研究を続けさせていただいており、その関係からも当研究施設へ支援をいただいていると感じております。一人の研究者として育んでいただいた研究所として、またご支援をいただいている研究所として厚く感謝申し上げますとともに、今後の益々のご発展をお祈り申し上げる次第です。

15

■七十周年に寄せて■
東京工業大学

名誉教授

中村

哲朗

応用セラミックス研究所の起原となった２つの卵の１つ、旧建築材料研究所
は、関東大震災のショックでもう１つの卵（旧窯業研究所）よりも少し早く生れました（昭和９年２月）。その７０周年記念日が近づいています。
私が応セラ研の前身、旧工業材料研究所に在籍したのは、平成６年（１９９４年）３月までで、現在私は満７０才と１０ヶ月ですから、応セラ研は早生れ（４月以前）の、私は遅生れ（４月以後）の同期生という関係にあります。人間の 1個体である私は、建物や実験装置と同様に年と共に老朽化し、腰や膝の痛み、目や耳の不自由、もの忘れ、体力や気力の減退などにさいなまれ、やがて無用の長物となりますが、建物や装置のように建て替えや買い替えが効きません。これに対して応セラ研という組織総体は、その構成員が定年や自主停年により、常に新進気鋭の若人と入れ替り、老朽化を防いでいます。ここで研究スタッフの後継者として心すべきことは、単に前任者の領域を継承するのみではなく、何らかの新たな展開を試みない限り研究所の発展は望めないでしょう。また、研究業績の質的向上なしの量的増大のみでは、良い評価は得難く、量的増大を質的向上に結びつける努力がなくては研究所の老朽化とみなされ、改組、転換を迫られかねない
御時世です。
幸いなことに応セラ研では、自己点検、自己評価、外部評価をのり越えて、私が在籍した頃の工材研の研究業績（原著論文数、国際会議論文数、著書数等―Tokyo Tech Now 1993 参照）に比べて、その後の応セラ研の研究業績は、若干数
え方に相違があるにせよ、数の上では大きな向上があり（Tokyo Tech Now '95
および Tokyo Tech Now '04 参照）、それぞれの専門分野ではおそらく数々の質的向上もあるかと存じますが、私の感知できる領域ではありません。研究の質的向
上は一朝一夕に成るものとは考えられず、研究者個人あるいはグループが長年月をかけて研究する中で、幾度かチャンスがあり、そのチャンスを見逃すことなく、また見過すことなく、研鑚を積んで得られるのが普通です。質的向上にも期待しております。
最後に応用セラミックス研究所の創立七十周年記念に際し、大慶至極に存じます。ここに至るまでの皆様の御苦労、御健闘を称えつつ。益々の御発展を願いつつ。
生ける研究所の皆様へ
雑草の庭より16

■七十周年に寄せて■ 「創立 70 周年を祝して、回想と期待」
東京工業大学

名誉教授

濱野

健也

「もう 70 周年になるか、月日の経つのは本当に速いな」としみじみと感じる。
と云うのは、年のせいもあるかもしれないが、研究所の創立 50 周年の記念行事を担当したのがついこの間のように思えるからである。その頃は「もうすぐ 21
世紀になる。新しい時代の先端をゆけるようにますます研究を深め、その成果が立派に実を結ぶように…」と所員の一層の奮起を促されていたのを思い出すが、その 21 世紀に入って、やがて 5 年ほどになる。
応用セラミックス研究所は関東大震災後の昭和 9 年 3 月に本学に設置され、建材不燃化の研究を推進していた建築材料研究所と昭和 18 年 1 月に設置された窯業研究所とが、セメント、コンクリートなどの研究面の重複を避け、研究態勢を強化するため昭和 33 年 4 月に合併した工業材料研究所を引き継いでいる。しかしこの合併でも不完全部門を含んだ 5 部門の小規模研究所だったので、さらなる発展を期し、同時に工業材料研究所と云う大きな研究所名に相応しい窯業と建築材料のみでなく、金属や有機材料も含めた態勢となることも期待した長期計画を検討
し、昭和 50 年に「工業材料研究所長期計画」として印刷、配布した。しかしその後材料分野における重点研究所に認定され、応用セラミックス研究所として全
国共同利用研に改組されたようである。
セラミックスはナノ技術を主体としたファインセラミックスを中心として研究が進められているようであるが、最近セラミックスでも粗な組織を持っている耐火物についてもナノ技術を使って品質改良を行う研究が報告されている。建築材料についても、配合や組織などにナノ技術の考えを取り込み、例えば生活環境を著しく改善するなどの優れた建材の出現などを期待したい。
応セラ研はスタートである建築材料研究所が本学最初の附置研として設置されたものであり、また長津田移転に際しては、他部局に先んじて大部門制を採用して部門強化をはかり、さらに全国共同利用研への改組も本学最初と思われるな
ど、その発足時からいろいろな点で先端を切ってきた歴史がある。これからも独立法人化した新しい大学の附置研として、ますますナノ技術を深め、最先端の研究を進め、その成果が人類の幸福と、環境問題などの改善に対応して全人類の福祉に寄与できる、国際的にも開かれた研究機関として、最先端の研究と成果をあげられることを期待したい。

17

第二部
「沿

革」

応用セラミックス研究所の歴史と現状
安田榮一、吉村昌弘

１. 沿革
応用セラミックス研究所は、昭和 9 年 3 月 1 日に設立された建築材料研究所と、昭和 18 年 1 月 30 日に設立された窯業研究所とが、昭和 33 年 3 月 31 日に合併し発足した工業材料研究所が、平成 8 年 5 月 11 日に全国
共同利用型の研究所に改組したものである。すなわち、最初の建築材料研究所の設立から数えて 2004 年の3 月で満 70 年の古稀を迎えたことになる。当時はまだ研究の少なかった建築材料についての総合的な研究を行うことを目的として建築材料研究所が計画されたが、特に大正 12 年の関東大震災の惨状は一層このことに拍車をかけることとなり、昭和 5 年に建築材料研究所設置に関する理由書（資料１）を文部省に提出した
ところ、昭和７年の追加予算で研究所創設が認められ、昭和 8 年 6 月には写真１に示す鉄筋コンクリート３階建ての建物が新営され、昭和 9 年 3 月 1 日に勅令 29 号をもって「建築材料に関する学理及び応用の研究」
を行う研究所として発足した。本学に初めて設置された附置研究所である。初めは専任助教授 3、助手 6、書記 2 人と兼務の教官で発足した。
一方、窯業研究所は、セメント、陶磁器、耐火物、ガラス、琺瑯、炭素製品、研磨材等のセラミックスが自給産業としての科学技術を一段と進歩発達させることが必要であったが、高温を使用するために不明解な点が多く、その基礎科学と技術の確立が必要であることを
建築材料研究所新設二関スル理由書

訴えていた。長年の要望が認められ、昭和 18 年 1 月 30 日勅我国現時二於ケル建築界ノ趨勢ヲ視ルニ計書意匠及構造方面
二於テハ相當ノ研究ヲ積マレタリト雖材料二関スル方面二於
テハ研究未タ十分ナラス進歩改良ヲ要スルモノ極メテ多シ
例ヘ ハ セメント及コンクリート等ノ如キ ハ 広クー般二普及セラレタリト雖更二之ヲ建築ノ施工上ヨリ見レ ハ 尚将来大二研究改善ノ余地尠カラス即チ高級セメント耐酸セメント等ノ如
キ一層優良ニシテ而モ低廉ナル材料ノ発明製出ヲナシ得ヘク
又木材二於テモ其ノ耐久 , 耐火及蟲害二対スル処理二就テ ハ 現
今物理的研究ヲナシタルモノアリト雖其ノ応用二至リテ ハ ー
般二顧慮セラレサル ハ 甚遺憾ニシテーケ年ノ使用数量約五干
万石二達シツツアル我国ノ現状ヨリ視ルモ極メテ重大ナル問
題ナリトス 又煉瓦テラコッタ及瓦等ノ粘土製品二就テ ハ 大
震災二因リ耐震的価値二乏シキコトヲ認メタルカ故二之二適当ナル処置ヲ施スコトニ依リテ更二我国情二適応スルモノノ
製出ヲ企圖スルコトヲ得ヘク又仕上材料二就テハプラスター
類 , ラリリ , ワニス , ペンキ類ノ如キモ温潤ナル我国ノ気候風土
二適応スルモノト爲スニ ハ 更二新ナル製出法ノ研究ヲナスノ余地アルヘク 更二又漆類ノ如キ古来ノ我国産品二科学的処理ヲ施スコトニ依リテ特色アル建築塗料ヲ製出シ得ルカ如シ
其ノ他保温材 , 防音材 , 防水剤 , 紙ボード , 人造石等新材料トシ
テ製出セラレ日尚浅ク更二進ンテ発明工夫ヲ要スルモノ尠カラス又電気配線用金属管 , 錠前 , 硝子類 , エレベーター , 煖房汽
罐及放熱器 , リノリーム , 敷物 , 壁紙 , 染料 , 薬品類等ノ如キ ハ
現二相当金額ノ輸入ヲナシツツアルモ品質ノ改良ヲ施ス二於テ ハ 我国産品ヲ以テ充用スルハ決シテ至難ノコトニアラス
又疊 , 襖 , 障子 , 金具等我国古来ノ材料器物ニシテ更二科学的研究ヲナシ用途ノ拡張ヲ図リ得ヘキモノ決シテ尠カラスシテ
専門学術ノ範囲二於テ ハ 到底完全ナル研究ヲ全フスルコト能ハス 理学及化学竝二工学的諸方面ヨリ綜合的研究二依リ之力完成ヲ図ラサルヘカラス 然ルニ従来之等ノ研究ヲ使命トスル適切ナル研究機関ノ設置ヲ見サリシ ハ 寔二遺憾トスル所
ナリ 依テ速二之力研究機関ヲ特設シテ其ノ研究二着手シ以テ学術ノ進運ヲ図リ進ンテ建築施エ上ノ経済化二寄与スルノ方途ヲ講スルハ我国刻下喫緊ノ要務ナリトス 而シテ東京工業大学 ハ 建築学科ヲ有スルノ外セメント類粘土製品 , 硝子 , 陶
磁器 , 金属類等ヲ専ラトスル窯業学科及電気化学科 , 建築用ノ機械及器具類 , 煖房及電気設備等ノ研究ヲナシツツアル機械工学科及電気工学科各種ノ顔料及敷物類等二関スル研究ヲナシ
ツツアル紡織学科及染料化学科各種ノ塗料及薬品類等ノ研究ヲナシツツアル応用化学科ヲ有シ又応用物理学 , 物理化学 , 分
析化学 , 有機化学 , 無機化学等ノ独立セル各教室ヲ併設シアリ
テ敍上ノ研究ヲナスニ適任ナル専門家ヲ網羅スルヲ以テ本学二之力研究機関ヲ附置シ之等各方面ノ知識ヲ綜合傾到セシメ
以テ之力攻究ヲナスニ於テ ハ 必スヤ其ノ効果ヲ挙ケ得ヘキヲ
確信ス 之レ東京工業大学二建築材料研究所ヲ附設セントスル所以ナリ

令第 53 号をもって「窯業に関する学理及び応用の研究」を

資料 1

20

建築材料研究所新設ニ関スル理由書

目的とし、教授 2、助教授 2、助手 4、書記 1 人の定員と兼任所員によって発足した。その設立にあたっては、大日本窯業協会の支援を得て民間企業から建物と設備をまかなえる多額の寄付（当時の 50 万円）を戴いたが、戦時下の事情から
建物建築には至らなかった。
これら 2 つの研究所が、研究面の重複を避け、関連分野の発達に即応し、研究態勢を強化するため発展的解消を行な
い、昭和 33 年 3 月 31 日法律第 28 号によって「工業材料に関する学理及び応用に関する研究」を目的として再発足したのが工業材料研究所であった。

写真１

新設された建築材料研究所（昭和 8 年 6 月）

図１

応用セラミックス研究所の組織変遷

建築材料研究所と窯業研究所が合併し工材研となった時の構成は、事務系は両研究所の合計と同じに 12人、教官系は、教授 4、助教授 5、助手 11 人と、合併前にくらべると、教授 1、助教授 1、助手 2 人の 1 講座
相当分が減少した。しかし、翌 34 年には助手の振替で教授 1 名が増となり、技官、事務系職員も強化され、不完全部門を含みながら学内的には 6 部門相当の研究態勢をとった。その後、研究の内容に合わせて部門名を改め、さらに 38 年には超高温材料部門、40 年には合成無機部門、43 年に複合材料部門が正式に設置されて、8 部門構成の研究所となった（図１参照）。
21

昭和 40 年当時、世界的に材料研究の心要性が強調されるようになり、各国でこの分野の研究、教育態勢の強化が行われるようになり、昭和 49
年頃から、当時の所長であった齋藤進六教授 ( 元学長 ) を中心として工業材料研究所の長期計画案をまとめて印刷、各方面に配布するとともに材料研究態勢の強化を要望した。これに水熱合成材料
研究ステーションなど 3 つの施設を加え、さらにこの目標達成後は工業材料研究所と云う大きな名
称にふさわしい態勢を作るべく、有機、金属、複合の部門を加える、と云う大きな構想であった。
昭和 50 年には既設の固体物理部門を結晶体物性

写真２

すずかけ台に建設された工業材料研究所

部門に、化学冶金部門を高純度材料部門に、さらに昭和 52 年には超高温材料部門を超高圧高温材料部門に転換して研究態勢を整えた。また、昭和 51 年には、長期計画で希望していた水熱合成材料の実験施設が、8 年の時限で初めて附置された。
昭和 54 年 (1979 年 ) の夏には工業材料研究所は大岡山から現在のすずかけ台に移転を行い、写真 2 に示す
建物に移転した。同時に研究態勢の一層の効率･流動化をはかるため、材料の研究を“基礎”から、それを“製造”し、その“性質を究明”し、さらに得られた結果を“応用”する、と云う一貫した方向で 4 つのグループに分ける方針を決定し、大部門制に移行した。これによって昭和 55 年度 (1980 年 ) には複合材料開発分野
及び客員の末利用資源材料開発分野を加えて、防災材料開発の大部門が、さらに翌 56 年 (1981) には、材料
構造解析分野と超高真空材料分野を加えて、材料基礎の大部門、材料プロセスの大部門が設置された。さらに昭和 58 年 (1983 年 ) の年度末で水熱合成材料実験施設が時限によって廃止となったが、その研究成果の一部を核とし、
それをさらに発展させるべく昭和 59 年度 (1984 年 ) には新素材セラミックス実験施設 ( 時限 10 年 )が認められた。その結果、教授 12、助教授 13、助手 16、教室系職員 6 人の体制となった。その後、昭和 63
年 (1988) に新素材セラミックス実験施設を時限を待たずに発展的に改組し、セラミックス研究センター ( 時限 10 年 ) が設置された。この間、機能材料に関する研究部門を補強するために 1988 年から 1992 年まで、東工大初の TDK による寄附部門「先端機能セラミックス」を設置した。
1980 年代にセラミックスエンジンに代表されるセラミックスブームを経験し、1980 年代後半には酸化物
高温超伝導体が登場し、いずれも明日にでもこれらを利用した自動車や超伝導磁気浮上列車が走るようなムードが流れた。しかし、材料開発には気が遠くなる程の時間を必要とすることから流行やブームに左右されることなくじっくりと腰を落ち着けて世界最先端の工業材料の研究を行う場を作る事の必要性を痛感し、その為の財政基盤を確保し、世界的な研究拠点とするために、中核的研究機関 (COE) になり共同研究を推進
全国共同利用型の研究所への改組を要求した。平成8年(1996
することを計画した。その第一ステップとして、年 ) に改組が認められ、現在の応用セラミックス研究所に改組し、セラミックス機能部門、セラミックス解材料融合システム部門の三大部門となった。同時にセラミックス研究センターは時限以前に改組し、
析部門、
構造デザイン研究センターが発足し、教授 14、助教授 14、助手 12、教室系職員 4、客員教授２、客員助教授２、外国人客員教授１人の体制となった。尚、改組により研究所名がセラミックスになるに伴い、建築材料構造系の教官の学会、業界や科学研究費補助金の申請分野等の乖離が生じたため、学内処置による建築物理研究センターの設置等で対応することとなった。
全国共同利用型の研究所は、大型の研究設備を共同利用することが一般的であるが、当研究所では大型の設備が中心ではなく、職員の頭脳と蓄積されたデータを共同利用することとした。これまで毎年略 100 件の共同利用研究を実施、延べ 500 名に及ぶ共同研究者が来所され、スタッフとの研究打ち合わせ、実験、討22

論が進んでいる。また、翌年には目的とした中核的研究機関 (COE) にも認定され、「脆性機能性材料の高靭性化に関する研究」を推進し、比較的大型の設備が二回にわたって導入された。しかし、2001 年に 21 世紀
COE プログラムの制度が導入されるに伴い、これ迄の中核的研究機関 (COE) 制度は廃止となり計画していた「ダイナミック構造デザインによる材料機能の高集積開発」は中止となった。本研究所でも 21 世紀 COEへの申請を企画したが、目的が研究中心ではないという本学の判断に基づき、大学院を中心として申請することになり、チーム代表を研究所から送り込み、採択されて現在に至っている。

２. 現状
１：研究体制図 2 は、建築材料研究所、窯業研究所、工業材料研究所時代ならびに応用セラミックス研究所の教員系の職員構成の年次変化をまとめたものである。教員系では、先に述べたように見かけの部門相当数は強化された。しかし、人員構成で見ると、この強化が助手、特に技官を振替えて教授、助教授の席をつくると云う形で行われたもので、かつては教授、助教授に対して研究支援人員が約 2 倍であったものが、現在では教授、助教授よりも少なくなり、研究推進を主職務とする研究所の態勢としては大変具合の悪い状態になっている。
この支援人員不足に関しては、ポスドク並びに研究支援員が配置され、また、大型プロジェクトの予算等で多くのポスドクを雇い、支援体制を補強している。現在、研究所の非常勤として５名（他にプロジェクト採用多数）のポスドクが在籍しているが、1 ～ 2 年の期限のポスドクの場合、安定した職探しや、簡単に論文の書ける研究に偏るという問題が生じている。
将来計画委員会では、研究所の内あるいは外に流動研究センターを設け、進捗の見込める研究に関して、自分たちで期間を決めて流動し、成果が出たら戻ってくると言った研究体制を検討し概算要求を行っている。事務系の職員数も大変減少して
いるが、これは事務の統合とも関係している現象で、別に考えなければならない問題である。
応用セラミックス研究所は、平成
14 年 4 月 1 日に教員人事の流動性を上げるために、任期制度を導入した。
それなりの機能が期待されているが、法人化に伴い、労働者としての雇用法が関係し議論の最中である。

図2

研究所の人員構成の変遷

23

２：研究経費
図 3 に工業材料研究所と応用セラミックス研究所の年間予算の年次変化をまとめた。研究経費のほとんどが校費によってまかなわれていると言って差し支えない。
研究所の改組や改革時に物件費はスパイ
ク状に増加し、総額としては見かけ上増加
してはいるが、物価上昇などを考えると、研究に実際に使える物件費はむしろ減少傾向にあるとも考えられる。科学研究費や委任経理金等の自己努力による収入も少
しづつではあるが増加している。平成 9 年
から 12 年までの科研費と受託研究費の山は、大型プロジェクトによるものである。
但し、いくつかの大型プロジェクトは国費に繰り入れられないが、教員の使える研究費はこの期間だけ増えている。この

図3

研究所経費の変遷

大型プロジェクトの運営に関して研究所の教員は各自最大限の努力をし、表 1 に示す様なプロジェクトを推進し、多くの成果を挙げてきた。しかし、大型プロジェクトを動かすとマネージメントなどで多大のエネルギーを消費し、また既に大きな予算が着いたということで、次のプロジェクトがなかなか取れないという問題も生じている。
３：研究成果と外部評価研究所の重要と思われる成果について、過去の資料をパラパラと捲り、又、在籍中の教員の記憶に基づきリストアップしたものを表２に示す。それぞれの時代に社会に大きく貢献した成果である。尚、表１のリス
トに関しては、限られた時間の中での整理であり、重要な成果が抜けている可能性が高い事を、お許し頂きたい。表２の成果に加えて、研究所の教員が代表を務めた大型プロジェクトがある（表１）。これらのプロジェ
クトはいずれも、それぞれの機関の評価で成功と評価されており、自信をもって研究所の大きな成果であると言える。現在の研究所の研究内容に関しては、第三部に各教員の総説論文を記載しているので、そちらをご覧頂きたい。
COE としての応用セラミックス研究所の活動状況と成果の評価は、他機関でもあまり為されていない形で行った。すなわち、各大部門毎あるいはセンターに斯界で世界的に著名な研究者を外部評価委員として４人選出し、講師以上の各教員の資料提出に加えて、各教員が約一時間の英語のプレゼンテーションならびに質疑を行い、これに対して評価を受けた。これらの評価結果は、各教員にフィードバックされ、各自の軌道修正の参考資料として利用された。これらの個人評価を纏めて組織の研究評価とし、加えて、研究所全体の評価も受けた。この形の外部評価は 1999 年と 2002 年に行なわれた。
例えば 2002 年の報告書によると以下のように記されている。
1) COE 研究機関に相応しく、研究の革新性・独創性・成果の発信・波及効果・国際活動等極めて高い水
準にある。
2)

研究所の人員構成 ( 教授、助教授、助手 ) が 1-1-0.8 とは思えない論文数であり、論文数・特許数の教官 1 当たりの年間平均論文数 8.7 報、特許 1.5 件は大変優れており活力のある研究所である。

3)24

教官の出身校は他大学卒業生が過半数で、Inbreeding の心配は全くない。また、任期制を導入し、名

表２
年 度

研究所職員が中心となって進めた研究の主要な成果の一部
成 果 の 課 題 名1930 年 免震建築の勧め
1931 年 ポルトランドセメント中のセリット固溶体説提唱と X 線回折装置の開発による証明
1931 年 明治神宮外苑工事
1933 年 酸化金属磁石の発明
1937 年 不焼高炉水砕スラグセメントの開発
1940 年 コンクリートの引張に関する研究
1940 年 耐震壁に関する実験的研究
1941 年 組立式鉄筋コンクリート耐震構造の開発
1943 年 建築計画学の先導1945 年 耐震・耐火・耐久を考慮した鉄筋コンクリート
構造の研究と普及
1950 年 化学冶金法による高純度希土類金属の作製
1950 年 AE コンクリートの開発と普及
1952 年 鉄筋コンクリート構造における内部応力の伝達に関する研究1953 年 建築物の防熱構造の開発
1954 年 木構造に関する一連の研究
1955 年 焼成ドロマイト耐火物の創製
1955 年
1960 年
1962 年
1964 年
1965 年
1965 年
1965 年
1965 年
1967 年
1968 年
1970 年
1970 年
1970 年
1970 年1971 年1971 年
1972 年

コンクリートブロックと ALC の開発と普及
デビドロセラミックスの開発
プラズマアーク法によるサーメットの合成
セメント混和材の開発
多重殻ブリッジマン機構を用いた大型ラバープ
レス成形法
マグネシアの酸化鉄、酸化マンガン等との反応に関する研究プラズマジェットによるアブレージョン試験装置の開発
木構造の構造計算方法の開発と普及
セラミックスの高温蒸発
床の摩耗試験方法の開発と普及
ペロブスカイト型酸化物の原子価と物性
建築材料の低温時の熱的特性の解明とその応用
亜硫酸排ガス用接触酸化触媒
高純度精製と超微量機器分析
アルミ建築の先駆的開発
ラバープレス粉末成形法に対して大河内記念賞
Ｘ線による動径分布解析と状態分析

所内研究者氏名
田邊平學
山内俊吉
小林政一
加藤与五郎
山内俊吉、太田千里
狩野春一
田邊平學
田邊平學、後藤一雄
小林政一
加藤六美
小島 武、佐藤正雄
狩野春一
加藤六美
龍谷光三
後藤一雄
山内俊吉、太田千里
田賀井秀夫
狩野春一
森谷太郎、境野照雄
河嶋千尋
近藤連一
齋藤進六、河嶋千尋
田賀井秀雄
岩井津一、井関孝善
河嶋千尋
後藤一雄
佐多敏之、笹本 忠
吉岡 丹
中村哲朗、伊藤 満
龍谷光三
清浦雷作、黒沼泰雄
星野芳夫、宇都宮泰造
後藤一雄
斉藤進六
岩井津一
森川日出貴
浜野健也
浅賀喜与志
安田榮一、木村脩七
和田 章

1975 年 プラズマジェットにより合成した球状アルミナ
による焼結機構の検討
1975 年 マグネシアの高温クリープ
1975 年 繰返し荷重を受ける鋼構造骨組の高精度数値解
析法の確立
1976 年 水熱合成による特殊セラミックス（日本セラミッ 宗宮重行、平野真一
クス協会百周年学術功労賞（1991））
吉村昌弘
1976 年 瞬間Ｘ線回折法による衝撃圧縮状態の異方性格 近藤建一、澤岡 昭
子圧縮を観測斉藤進六
1978 年 マグネシアバイクリスタルの作製
木村脩七、安田榮一
吉岡 丹
1980 年 建築材料の性能評価の概念の提唱と普及
澤岡 昭
1980 年 衝撃合成窒化ホウ素の切削工具への実用化
1982 年 ジルコニア準安定相の生成と反応
吉村昌弘、宗宮重行
1982 年 無機結晶中の電子密度分布の精密測定
丸茂文幸、石澤伸夫
浜野健也
1983 年 アルミナ / チタニア系セラミックスの焼結中川善兵衛、大谷豊
1983 年 ゼオライト触媒の応用とミスト熱分解法による 今井久雄
酸化物微粒子作製
橋爪弘雄
1983 年 Ｘ線法による動的構造解析
1983 年 高温におけるコンクリートの力学的特性の解明 古村福次郎
安部武雄
1984 年 鉄筋コンクリート造による杭基礎の耐震性向上 黒正清治、林 静雄
1985 年 C/C 複合材料の開発
木村脩七、安田榮一
田邊靖博
1985 年 シーリングジョイント設計法・評価試験法の開 小池迪夫、田中享二
発と普及
若井史博
1986 年 セラミックス超塑性の発見
1987 年 極低温下における鉄筋コンクリート用材料の熱 古村福治郎
膨張に関する研究安部武雄
1987 年 鉄骨偏心ブレース構造の開発と普及
笠井和彦
1988 年 固体電解質による低酸素センサーと SOx センサー 齋藤安俊、丸山俊夫
1988 年 耐熱合金の高温酸化
齋藤安俊、丸山俊夫

年 度

成 果 の 課 題 名

所内研究者氏名1988 年 高強度剪断補強筋を用いた鉄筋コンクリート構 黒正清治、福原正志
造の開発
1990 年 酸化物原子層制御のためのレーザーＭＢＥ法の開発 吉本 護、鯉沼秀臣
1990 年 衝撃焼結法によるナノクリスタリンダイヤモン 近藤建一
ド焼結体の合成
1991 年 超伝導転移温度の世界最高記録 [1993 年版キネ 山内尚雄
スブックに記載 ]1991 年 変形ダイヤモンド相の衝撃合成
平井壽子、近藤建一
1992 年 均一組成の複合酸化物合成のための錯体重合法 垣花眞人、吉村昌弘の開発
1992 年 高圧下合成による高温超伝導体ホモロガス・シ 山内尚雄
リーズ発見ブームの口火を切る
1992 年 防水工法の技術開発の先導と普及小池迪夫
1992 年 防水層の性能評価試験方法の開発と普及
小池迪夫、田中享二
1993 年 ペロブスカイト型リチウムイオン伝導体の発見 稲熊宣之、伊藤 満
中村哲郎
1993 年 地震時の鉄筋コンクリート骨組中の梁の軸伸び 坂田弘安、和田章
変形に関する研究林 静雄
吉村昌弘
1994 年 水熱プロセスによる各種ナノカーボンの生成
1994 年 放電爆発コーティング法の開発
田村英樹、澤岡 昭
1994 年 MPD アークジェット法による薄膜の開発
田村英樹、澤岡 昭
1994 年 衝撃圧縮凍結法（ＳＣＡＲＱ）による透明アモ 平井壽子、近藤建一
ルファスダイヤモンドの合成
1995 年 セラミックス作製におけるソフト溶液プロセス 吉村昌弘の提案と実用化
1995 年 Ｘ線による価数分離法の開発
佐々木 聡
1997 年 衝撃圧縮凍結法（ＳＣＡＲＱ）によるナノクリ 平井壽子、近藤建一
スタルダイヤモンド板の作成
1997 年 新物質 C60，C70 および関連化合物の熱力学的研究 阿竹 徹
1997 年 透明 p 型酸化物の発見
川副博司、細野秀雄
1998 年 カーボンアロイの提唱
安田榮一、田邊靖博
1999 年 酸素雰囲気下でのダイヤモンド単結晶薄膜の合成 吉本 護
1999 年 強相関物質での磁気構造解析法の開発
佐々木 聡
2000 年 免震建築構造および損傷制御構造の開発と普及 和田 章
2000 年 透明磁性体の発見
松本祐司、鯉沼秀臣
2000 年 酸化物の電子相関機能制御のための「酸素エン カルピネン マーリット
ジニアリング」の構築
山内尚雄
2000 年 レーザ誘起パルスＸ線回折による格子衝撃波の 弘中陽一郎
中村一隆，近藤建一
時間分解観測2001 年 ハーフメタル酸化物における「原子価揺動」状 カルピネン マーリット
態の発見
山内尚雄
垣花眞人
2001 年 水溶性チタンペルオキソクエン酸の開発
2001 年 二段式軽ガス銃による世界第２位の最高速度
近藤建一（８．
９ｋｍ／ｓ）を達成
2001 年 コンクリートのひび割れ面におけるせん断伝達 篠原保二
挙動の解明
2002 年 セメント原料 12CaO・7Al2 O 3 を紫外線で透明半導 細野秀雄
体へ転化2002 年 強レーザ光子場による極短パルス高エネルギー 中村一隆、近藤建一
量子発生
弘中陽一郎
2002 年 プレキャスト接合部におけるせん断伝達メカニ 林 静雄
ズムの解明
細野秀雄
2003 年 室温で安定なエレクトライドの合成
2003 年 高性能透明トランジスタ
細野秀雄、神谷利夫
2003 年 新型（高温超伝導体）ホモロガス・シリーズの 山内尚雄
発見
カルピネン マーリット
2003 年 振動台実験方法の高度化
山田 哲、和田 章
2003 年 パッシブ制振構造に関する自主基準発行
笠井和彦
2003 年 戸建住宅の耐震性を向上させる研究
笠井和彦、和田 章
坂田弘安
2004 年 コンビナトリアル新材料開発システム
鯉沼秀臣
2004 年 過減衰の無い変位型強誘電体の発見と実証伊藤 満
2004 年 集成材のモーメント抵抗接合に関する研究
坂田弘安
山田 哲
2004 年 鋼構造建築の終局耐震性能の解明
2004 年 横方向プレストレスを導入した RC 柱のせん断損 篠原保二
傷評価2004 年 時間分解ラマン分光によるベンゼン分子の相転 中村一隆、近藤建一
移ダイナミクス田中享二
2004 年 防水層の耐久性評価法の開発と普及
2004 年 コンクリート細孔構造観察技術の開発と実用化 田中享二
2004 年 鉄筋コンクリート造建物の耐震性における壁の 林 静雄
評価法の開発和田 章、山田 哲
2004 年 座屈補剛筋違の実用化と世界への普及

25◎

学技術振興事業団・国際共同研究「セラミックス超塑性」(H6-11, 若井 )◎科学技術振興事業団・戦略的基礎研究推進事業「衝撃波面形成過程と新化学反応プロセス」(H8-12, 近藤 )◎文部省・科学研究費補助金・重点領域研究 / 特定領域研究「カーボンアロイ・炭素材料の空間制御と新機能の探索」(H9-11, 安田 )◎日本学術振興会・未来開拓学術推進事業「ソフト溶液プロセスによる高機能無機材料創製」（H8-12, 吉村）◎

科学技術振興事業団・戦略的基礎研究推進事業「超高真空、液体ヘリウム温度下で走査トンネル顕微鏡測定を行うための装置開発」（H8-12, 長谷川）◎科学技術振興事業団・戦略的基礎研究推進事業「コンビナトリアルレーザー MBE 装置の試作と低次元酸化物薄膜の作製」（H9-13, 鯉沼）◎

香川県産業技術振興事業団・提案公募型研究開発プロジェクト「高音高圧水溶液におけるニューカーボンの合成と反応性」（H9-12, 吉村）◎

NEDO・提案公募型最先端分野研究開発「超精密・大口径光学素子の連続成型技術の開発」（H11-15, 細野）◎

科学技術庁・無機材質研究所先導プログラム「コンビナトリアルマテリアル科学技術の創製と先端産業への展開」（H11-15, 鯉沼）◎

科学技術振興機構・創造科学技術推進事業「細野透明電子活性プロジェクト」(H11-16, 細野 )◎科学技術振興機構・戦略的創造研究推進事業「電界効果型ナノ構造光機能素子の集積化技術開発 (H14-, 鯉沼 )◎文部科学省 21 世紀ＣＯＥプログラム「産業化を目指したナノ材料開拓と人材育成」（H14-19, 細野）◎

科学技術振興機構・権利化試験「高度電子機器用回路のためのセラミックス膜形成方法の開発」(H14-16, 吉村 )

◎

科学研究費

学術創成研究費「活性アニオンとナノ構造を利用した透明酸化物の機能開拓」(H16-20, 細野 )表１

研究所職員が代表を務めた大型プロジェクト

実共に流動性を推し進めている。
尚、紙面の関係で詳細は省略するが、所内所外の連携不足、学内流動部門の導入、研究所の専門企画官の必要性、支援スタッフの不足、設備の不充分さも指摘されている。

３. 将来計画
大学が法人化し、各部局が中期目標を立て、年次計画を立てて推進する事となった。応用セラミックス研
究所には長期計画委員会、将来計画委員会があり、これに加えて中期計画委員会を設置した。理念や、目標
はこれまでにも議論されていたが、短期的な目標も加えて中期計画書を大学に提出した。その中の理念と目標の部分を下記に示す。
尚、これらを推進する為に、点検評価委員会、教育研究委員会を設置し、各教員の研究活動に加えて、教育研究に関連する社会貢献の可能な範囲も検討し、実施する事とした。
◎研究所の理念
応用セラミックス研究所は、セラミックスおよび建築材料・構造の研究分野において、最高水準の実績とリーダーシップを有する研究所教官が核となり、大学院生、ポストドクター、客員研究員などとの共同作業を通じて、世界をリードする研究成果をあげていく場である。全国共同利用研究所として、学内外の種々の研究機関との間で学融合的な研究・教育を行う。
◎研究所の目標
セラミックス材料、建築材料・構造分野に関する学理およびその応用の研究を行う。全国共同利用研究所
としての特徴を活かし、全国共同利用研究ならびに国際共同利用研究を積極的に推進する。当該分野の研究拠点として最先端の研究計画を提示し実施するとともに、プロフェッショナルな研究者の育成を始めとする教育にも貢献する。

26

研究所で活躍された方々
■教職員■
氏
宮 野
仕 入
伊 藤
山 内
名知富
羽 倉
小 島
村 田
竹之下
下 平
実
市 川
毛 利
小 野
河 嶋
森 谷
毛 利
瀬 高
松 本
福 長
上 中
浦 野
楠 本
名 知
牧
野 口
遠 藤
前 島
佐 藤
加 藤
近 藤
沖 川
藤 本
大 沢
後 藤
神 沢
井 関
田賀井
清 浦
小 片
上 西
内 藤
原

名
彦
和
高
吉
郎
子
武
順 弘
俊 朗
高次郎
昭 子
隆 弘
尚 彦
敏 男
千 尋
太 郎
純 一
信 雄
幸 生
脩
順 位
輝 男
吉 則
了 三
照 雄
基 一
守 信
善 文
三 平
六 美
連 一
伸 司
恵 子
栄 也
誠 史
正 二
孝 善
秀 夫
雷 作
仁
義 介
功
清
秋
豊
善
俊
太
綾

異 動 時 職 名
助
教
授
助
手
助
手
教
授
助
手
技 術 職 員
教
授
助
教
授
助
手
助
手
助
手
技 術 職 員
助
手
助
手
教
授
教
授
助
教
授
助
教
授
技 術 職 員助
手
技 術 職 員
技 術 職 員助
手
助
手
技 術 職 員
技 術 職 員
技 術 職 員
技 術 職 員
助
手
教
授
助
教
授
助
手
技 術 職 員
技 術 職 員助
手
技 術 職 員
助
手教
授
教
授
技 術 職 員
技 術 職 員
技 術 職 員
技 術 職 員異動年月日
S.33.5.1
S.34.9.16
S.34.9.28
S.34.9.30
S.35.4.1
S.35.8.31
S.35.10.30
S.36.10.15
S.37.3.31
S.37.7.1
S.37.7.15
S.37.7.24
S.40.2.1
S.41.1.31
S.41.3.31
S.41.3.31
S.41.7.31
S.41.10.31
S.42.5.31
S.42.7.1
S.43.3.31
S.43.3.31
S.43.3.31
S.44.3.1
S.44.3.31
S.44.10.31
S.44.11.1
S.44.11.15
S.45.1.4
S.45.3.1
S.45.3.1
S.45.3.31
S.45.3.31
S.45.4.1
S.45.4.1
S.46.2.5
S.46.5.1
S.46.9.1
S.47.3.31
S.47.3.31
S.47.6.1
S.47.8.31
S.47.9.16

氏
秋 山
堀 田
安 藤
坂 井
畑 野
尾 崎
鈴 木
太 田
高見沢
後 藤
佐 藤
秋 本
磯 部
岡 野
中 村
諸 星
小 西
石 坂
原
池 川
龍 谷
三 浦
齋 藤
鈴 木
小 野
鎌 田
小 林
平 野
唯 野
岡 田
川 村
吉 永
岩 井
小 磯
笹 本
吉 岡
篠 原
中 込
伊 藤
佐 多
黒 沼
秋 田
佐々木

名
豊
久
幸 喜
和 雄
東 一
義 治
よ し
達 雄
実
一 雄
正 雄
靖 匡
光 正
一 雄
俊 郎
栄 一
敏 正
政 俊
宏
和 彦
光 三
弘
進 六
健 之
英 哲
喜一郎
迪 夫
真 一
正 三
清
清 志
善 子
津 一
晴 通
忠
丹
道 正
忠 男
秀 一
敏 之
春 雄
義 雄
清 裕

異 動 時 職 名助
手
技 術 職 員助
手
技 術 職 員助
手
助
手
技 術 職 員
技 術 職 員
技 術 職 員
教
授
教
授
助
手
助
手
技 術 職 員
技 術 職 員
技 術 職 員助
手
技 術 職 員
技 術 職 員
技 術 職 員
教
授
助
手
教
授
助
手
助
手
助
手
技 術 職 員
助教
授
技 術 職 員助
手
技 術 職 員
技 術 職 員
教
授
助
手
助
手
教
授
助
手
助
手
技 術 職 員
教
授
講師
技 術 職 員
技 術 職 員異動年月日
S.47.9.24
S.47.12.31
S.48.4.1
S.48.8.31
S.48.10.1
S.48.11.30
S.49.3.1
S.49.3.31
S.49.3.31
S.49.4.1
S.49.4.1
S.49.4.15
S.50.3.31
S.50.3.31
S.50.3.31
S.50.4.2
S.51.2.1
S.51.3.25
S.51.4.1
S.52.1.1
S.52.4.1
S.52.4.1
S.52.10.24
S.53.2.16
S.53.4.1
S.53.4.1
S.53.4.1
S.53.4.1
S.53.4.1
S.53.7.1
S.54.12.31
S.55.3.31
S.55.4.1
S.55.4.1
S.55.4.1
S.55.4.1
S.55.5.1
S.55.6.1
S.56.4.1
S.56.4.1
S.57.4.1
S.58.7.1
S.59.4.1

27

氏
名
多 田 彦 二虎 谷 秀 穂高 見 敬 一薄 葉州
宇都宮 泰 造伊 藤 紀 子
木 村 脩 七濱 野 健 也
小 林 克 巳湊一 郎
丸 山 俊 夫
黒 正 清 治宗 宮 重 行鶴 見 敬 章星 野 芳 夫
田 川 智 彦森 川 日出貴
伊 藤 義 孝伊 藤 千 明齋 藤 安 俊田 中 清 明野 間 竜 男長谷川 美 憲竹 中 奈 美大 矢
豊川 合 真 紀高 木 喜 樹小 池 迪 夫
丸 茂 文 幸橋 田浩
今 井 久 雄工 藤 正 博関 根 理 香橋 本 拓 也花 田貴
村 上泰
宗 像 光 博中 村 哲 朗ﾌﾞﾙｸﾊﾙﾄ･ｷﾞｭﾝﾀｰ
白 神 達 也
中 川 善兵衛
古 村 福次郎山 田 貴 博亀 島 欣 一川 崎 雅 司田 村 英 樹平 井 壽 子28

異 動 時 職 名
助
手
助
手
助
手
助
手
助
教
授
助
手
教
授
教
授
助
手
助
手
助
手
教
授
教
授
助
手
教
授
助
手
助
教
授
助
手
技 術 職 員
教
授
助
教
授
講
師
技 術 職 員
技 術 職 員助教
授
客 員 教 授
助
教
授
教
授
教
授
助
手
教
授
客 員 教 授
教
員
助
手
教
員
助
手
技 術 職 員
教
授
助
手
助
手
助
教
授
教
授
助
手
助
手
助
手
助
教
授
助
手

異動年月日
S.59.4.4
S.59.5.1
S.59.6.3
S.60.4.1
S.60.11.1
S.61.4.1
S.61.4.1
S.61.4.1
S.62.4.1
S.62.7.15
S.62.12.1
S.63.4.1
S.63.4.1
S.63.4.1
S.63.4.1
S.63.6.1
H.1.3.1
H.1.3.31
H.2.4.1
H.2.4.1
H.2.4.1
H.2.4.1
H.2.4.1
H.2.6.20
H.3.4.1
H.3.4.1
H.3.4.1
H.4.4.1
H.4.4.1
H.4.5.1
H.5.4.1
H.5.4.1
H.5.4.1
H.5.4.1
H.5.4.1
H.5.4.1
H.6.1.1
H.6.4.1
H.7.12.1
H.8.7.31
H.9.1.15
H.9.3.31
H.9.3.31
H.9.4.1
H.9.4.1
H.9.4.1
H.9.4.1

氏
八 島
植 田
毛
稲 熊
川 副
澤 岡
中 屋
橋 爪
坂 田
山 口
榎 本
末 松
吉 国
石 井
長谷川
植 田
長 峯
石 澤
垣 花
山 脇

名
正 知
尚 之
昌 时
宜 之
博 司
昭
美智子
弘 雄
修 身
雄 一
尚 也
久 幸
一 華
元
哲 也
和 茂
靖 之
伸 夫
眞 人
康 知

異 動 時 職 名
助
手
助
手
助
手
助
手
教
授
教
授
技 術 職 員
教
授
助
手
助
手
助
手
助
手
助
手
技 術 職 員
助教
授
助
手
技 術 職 員
助
教
授
助
教
授
助
手

異動年月日
H.9.4.1
H.10.3.31
H.11.2.16
H.11.3.31
H.11.3.31
H.11.3.31
H.11.4.1
H.11.5.16
H.12.3.31
H.12.3.31
H.12.4.1
H.12.4.1
H.12.6.30
H.13.3.31
H.14.4.1
H.15.4.1
H.15.4.1
H.15.10.1
H.16.4.1
H.16.5.16■事務職員■
氏
及 川
片 岡
奥 田
渡 部
平 野
水 島
田 岡
片 桐
阿 部
中 山
木 村
齋 藤
畑ヶ谷
太 田
中 野
佐 藤
立 花
尾 白
森 澤
藤 井
山 崎
西 田
湯 上
関 野

名 異 動 時 職 名 異動年月日
信次郎 事
務
長 S.38.1.1
利 正 事
務
長 S.42.1.1
連 庶 務 掛 長 S.44.3.31
丑 美 庶 務 掛 長 S.46.5.16
和 経 理 掛 長 S.46.8.16
晃 事
務
長 S.48.4.1
良 一 庶 務 掛 長 S.48.12.1
俊 郎 経 理 掛 長 S.51.4.1
武 事
務
長 S.51.5.10
登 事
務
長 S.54.4.1
嘉 助 経 理 掛 長 S.54.4.1
晃 雄 庶 務 掛 長 S.55.4.1
登 事 務 室 長 S.58.4.1
信 義 庶 務 掛 長 S.59.4.1
昌 昭 事 務 掛 長 S.63.4.1
峯 生 事 務 掛 長 H.4.3.31
義 弘 事 務 掛 長 H.6.4.1
紀 子 事 務 室 長 H.9.
淳 一 事 務 掛 長 H.10.4.1
廣 志 事 務 室 長 H.12.4.1
由紀子 事 務 掛 長 H.13.4.1
邦 夫 事 務 室 長 H.15.4.1
道 子 事 務 掛 長 H.16.4.1
克 榮 事 務 室 長 H.16.4.1

研究所現職員
平成 16 年 10 月現在

所
長
秀 臣
教
授 鯉 沼
セラミックス機能部門
秀 臣
教
授 鯉 沼
教
授 山 内
尚 雄
秀 雄
教
授 細 野
教
授 伊 藤
満
助
教
授 吉 本
護
助
教
授 Maarit
KARPPINEN
助
教
授 神 谷
利 夫
講
師 谷 山
智 康
助
手 本 橋
輝 樹
助
手 柳
博
助
手 京 免
徹
セラミックス解析部門
徹
教
授 阿 竹
教
授 近 藤
建 一
教
授 佐々木
聡
助
教
授 川 路
均
一 隆
助
教
授 中 村
助
手 東 條
壮 男
助
手 弘 中
陽一郎
材料融合システム部門（建築物理研究センター）
章
教
授 和 田
教
授 田 中
亨 二
教
授 林
静 雄
教
授 笠 井
和 彦
助
教
授 安 部
武 雄
助
教
授 篠 原
保 二
弘 安
助
教
授 坂 田
助
教
授 山 田
哲
助
手 宮 内
博 之
助
手 香 取
慶 一
助
手 大 木
洋 司
構造デザイン研究センタ－
榮 一
教
授 安 田
教
授 吉 村
昌 弘
史 博
教
授 若 井
助
教
授 田 邊
靖 博
講
師 赤 津
隆
豊
助
手 篠 田
助
手 渡 辺
友 亮
技 術 職 員 須 田
勝 美
兼任（フロンティア創造共同研究センター）
祐 司
講
師 松 本
客員教官
伸 夫
客 員 教 授 石 澤

客 員 教 授 大 野
客員助教授 河 野
客 員 教 授 中 山
客員助教授 黒 岩
客 員 教 授 知 京
客員助教授 竹 内
客 員 教 授 関
客 員 教 授 稲 田
客 員 教 授 垣 花
技術室
技 術 職 員 石 山
技 術 職 員 小屋畑
非常勤職員 石 井研究支援推進員
研
究
室 青 山
研
究
室 大久保
研
究
室 小野口
技
術
室 河 島
事
務
室 広 瀬
技
術
室 福 島
非常勤研究員研究室 Johannes
研
究
室 松 井
研
究
室 山 下
事務室
事 務 室 長 鈴 木
事 務 係 長 園 和
主
任 山 崎
係
員 杉 本
非常勤職員
研
究
室 安 東
研
究
室 稲 木
事
務
室 遠 藤
研
究
室 加 賀
研
究
室 木 村
研
究
室 小 泉
所
長
室 白 石
研
究
室 寺 西
研
究
室 深 野
事
務
室 藤 井
研
究
室 松 田
所
長
室 丸 井
事
務
室 宮 崎
研
究
室 務 台
事
務
室 森 島
研
究
室 吉 岡

隆

司
進
弘
芳 弘
豊 裕
一 郎
松太郎
泰 夫
眞 人

洋

修
平
元

登代美
浩 一
弘 美
公 夫
比早子
博
FRANTTI
啓太郎
忠 道
幹
茂
明
文

夫
仁
子
孝

こずえ
や す
美智子
信 子
三千代
吾 子
千 晶
義 一
優 子
典 子
正 敏
桂 子
のぞみ
英 美
順 子
洋 子

29

第三部
「応用セラミックス研究所教員総説論文」

�
������������������
–�������–�
Chemical Design for Novel Perovskite-type Oxides–Beyond the Phenomelogical Theory��� ������� ���
Mitsuru Itoh1 and Tôru Kyômen2��������������������

Last a decade, new materials of the perovskite-type oxides have been found out by the members of our group. Super
ionic conductors, ferroelectric materials, and magnetic and electronic conducting materials have been found and theirproperties and structure relationships were reported.

Key Words : perovskite, ferroelectrics, ferromagnetism, electronic conductor, lithium ion conductor������

������������������������� ���������������������������������

�������������������������

�������� ��������������������

������������������������ ������

������������������� ���������

������ ����� ������������ ������������

��������� ������������������ �������������������������������

��������������������������

����������������� ������ �� ������������� ��������������������

����������������� ��� � �����������

�����������������������

���������������������������� �������������� �������������� � ���������������������������������

����������� ����� ������������

���������������������������

������������� ��������������

���������������������������������� �������������������������

��������������������������

���������������������������

����������������������� ��������������������������������� ��������������������������������

���������������������� �������

������� �����������������������

������������������������� ���������������� ������� ��������������

����������� ��������� ���������

������������������������� �������� ������� ����������������

���� �� ��� ������������� ����������

������� ����� �����������������

�������������� ��������������

������������������������ ������������������������������

�������������������������

������ ��������������������

����������������������

�������������������������� � � � � � ���� � ��� ������������� ���������� ����������� ��������������

������� ��������������������������

�����������������������������

��������������������������

������������ ���������������

��������������������������

������������������� ���������

������������������� �����������

��������������������������

32���������������������

���������������������������

������������������ ��������
������������ ������������ ������������������������������
���������������������������
������������������������������
������������������� ��������
����������������������������
������ ���������������������
����, ��, ���������.

�
�
����
������������ ��������������������������
������� ������������� 3d, 4d, 5d������� s����Sn, Tl, Pb, Bi�������������
������������� ������������ Sr2RuO4
����������Tc = 1.6 K��������������3)������ �����������������

Ba1-xSrxPbO3-�
A(Pb1-xBx)O3-�
(A=Ba,Sr,B=Sb,Bi)
BaSn1-xSbxO3
Ba1-xLaxSnO3
BaTl1-xPbxO3-�
Ba1+xBi1-xOy(0�x�0.5,
3.0�y�2.75)

2+2+���� Mn �������Zn �Mg ���������� (�cm)4+�������������������������

������Sr2FeMoO6��������������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �� � �� �

M/H (emu/mol)����� ������1:1���������������

Pr0.5Ca0.5CoO3������������������������

�
�
�
�

�
�

5

6,7

8
9

����
�
�������
�������
�������
�������

10,11
12

����

15

�������
����

16

13
14

17

(a)

0.1

50

0
0

5
10
T (K)

10

(b)

-1

CoolingHeating

10-2

(c)

0.10

200

CoolingHeating

�Pr

0.05

150
100
50
0
0

100 200 300
T (K)0a, b/ 2, c (Å)

��������� Co ���������������
������������������

�������

214

(d)
5.30

212

a
b/ 2
c
Volume

5.25
0

50

100
T (K)

150

210

Unit cell volume (Å3)

3+

4

0T
9T

0.3
0.2

10-3
0.15

����������������� ���������� ������ ����������������������

�������

0100���������������B��������������
���������������� K2NiF4��2�����

100

2

Cp (J/K/mol)� �������������������������

Cp/T (J/K /mol)

0.4�������������������������

����������
�����������
�������
������

Srn+1RunO3n+1(n=1,2,�)La1-xAxRhO3(A=Ca,Sr,Ba)
Sr2RhO4
Sr2-xLaxRhO4����������� �����������������

����������������

���

-1

������������� �������������� �

����
CaTiO3-�
Ca3Ti2O3-�
Ca4Ti3O10-��
La2/3+xTiO3-��(x<0.2)SrVO3
Sr2VO4Sr3V2O7
Sr4V3O7�

(M/H - �Pr) (mol/emu)�������������������������

200������������������
������������������ ���� ������� � � � ������ ������ ������ ��������

33

伊藤���������������������� ������������� ���������������

��������������������

�

�
���
K2NiF4��
1:1�����
������
�����,
������
���������

���

A2(FeMo)O6-�
(Ca,Sr,Ba)
Sr(Li1/4Ru3/4)O3
Sr(Na1/4Ru3/4)O3
�����(Sr1/2La1/2)(Mg1/4Ru3/4)O3(Sr7/8La1/8)(Mg1/4Ru3/4)O3�
Ba(Na1/4Ru3/4)O3
8H���,�
������
Ba3Cr2MO9
6H���,(M=Mo,W)
2���(Mo)�
6H�����
����(W)��
Sr2-xAxIrO4
�����(A=Ca and Ba)����������
NaLnTiO4
Ln1/2Li1/2TiO3(Ln=La~Sm)
La0.55Li0.35-xKxTiO3
La0.55Li0.35TiO3KMO3(M=Nb,Ta)LiTaO3-SrTiO3

18
19
20
21

���
Na ������
Li ������

���
26

Li ������

29

Li ������

30

27,28

�
22

8

23

18

S rTi O

25

�

3

6

24

� ' (10 4 )����
SrLaZn0.5Mn0.5O4
SrLaMg0.5Mn0.5O4�
Sr2FeBiO6
Pr0.5Ca0.5CoO3

�
�

4

16

S rTi O

3

2

0

1

10
T (K)

100
�

�
������������ � �������� �����������

����������������������������
��������������������� Li+�����
���������������������������
���� (1)����������� (2)������������� (3)��������� (4)������ (5)�������� �����
���������Li+����������������
����������

���������������� ��������������

������������ ����������������������������
����La1/2Li1/2TiO3��� ������������Li+���������������� �����������
34

������������ ���������������� ������������
�����������������LaAlO3-SrTiO3��
��������������������, ���9GHz��������Q = 6900,� ���34�������.

���������������������������

����������� ����������������

�, ��������������. ����������

������������ ���������������

������������������������,����������

�

�
���
��������������������� ������������������������������
SrLaScO4
SrLa2Sc2O7(1-x)La2/3TiO3xCaTiO3
Ln1/2Na1/2TiO3(Ln=La~Lu)(1-x)LaAlO3-xSrTiO3
A(Sc1/2M1/2)O3(A=Ca,Sr,M=Nb,Ta)
SrTi18O3��������������
����������
������
���
�����
�����

���
32
33
34,35,
3637
38
39

��������������, ����������
�������������SrTiO3 �KTaO3 ������
�. ������������(Ln, Na)TiO3�������.
��������, ���������������, ��18��������������SrTi O3��������
�.� ��������������. �������, ����������������������, ���
Yamada���31)����, ��������, �������������������������������
������������, ���������, ����������������������. �� �������, ��������������
������������������, ���������. ��������� ��������������������������
���� ����������������������
����� ������� ���������������
�������� ���������� ����������
��������������������������
���� ��������������� ���������
���������� ����������� ���������
��������������������������� ���������������� ������������
��������������� ����� ����������
��������������������������
������������������������������
�������������������� �������

�������������������������
�������. ��������������������
�, �����������������������.������1) Nakamura, T.: Paramagnetic and semiconductivity in a
triclinic perovskite BaBiO3, J. Phys. Soc. Jpn., Vol.31, p.
1284, 1971.
2) ����� ���.
3) Maeno, Y., Hashimoto, H., Yoshida, K., Nishizaki, S., Fujita,T., Bednorz, J. G. and Lichtenberg, F.: Superconductivity
in a layered perovskite without copper, Nature, vol.372, No.
6506, pp. 532-534, 1994.
4) Kim, I-S., Itoh, M. and Nakamura, T.: Electrical
Conductivity and Metal-Nonmetal Transition in PerovskiteRelated Layered System Can+1TinO3n+1-� (n=2,3 and �), J.
Solid State Chem., vol.101, No.1, pp. 77-86 , 1992.
5) Kim, I-S., Nakamura, T., Inaguma, Y. and Itoh, M.:
Electronic Transport Phenomena of La2/3+xTiO3-�(x<0.2):
Metal-Nonmetal Transition by Electron Doping, J. Solid
State Chem., vol.113, pp. 281-288, 1994.
6) Itoh, M., Shikano, M., Liang, R., Kawaji, H. and Nakamura,T.: Synthesis and Properties of a New d1 Compound
Sr4V3O9.8 with Layered Structure, J. Solid State Chem.,
vol.88, No.2, pp. 597-600, 1990.
7) Itoh, M., Shikano, M., Kawaji, H. and Nakamura, T.:
Structural Aspects on the Variations of Electric andMagnetic Properties of the Layered Compound System
Srn+1VnO3n+1-�(n=1,2,3,�), Solid State Commun., vol.80,
No.8, pp. 545-548, 1991.
8) Itoh, M., Shikano, M. and Shimura, T.: High- and Low-spin
Transition in Perovskite-related Layered System Srn+1Run
O3n+1 (n=1,2,�) with the Change in n, Phys. Rev. B, vol.51,
No.22, pp. 16432-16435, 1995.
9) Nakamura, T., Shimura, T., Itoh, M. and Takeda, Y.:
Magnetic and Electric Properties of La1-xMxRhO3 (M=Ca,Sr,
and Ba): Hole Doping in 4d� Orbitals of Rh3+ With Low
Spin Configuration, J.Solid State Chem., vol.103, No.2, pp.
523-527, 1993.
10) Shimura, T., Itoh, M. and Nakamura, T.: Novel TwoDimensional Conductor Sr2RhO4, J. Solid State Chem.,
vol.98, No.2, pp. 198-200, 1992.
11) Itoh, M., Shimura, T. and Morii, Y.: Structure of Twodimensional Conductor Sr2RhO4, J. Solid State Chem.,
vol.118, pp. 206-209, 1995.
12) Shimura. T., Itoh, M., Inaguma, Y. and Nakamura, T.:
Preparation and Electrinic Properties of Sr2-xLaxRhO4, Phys.
Rev. B, vol.49, No.8, pp. 5591-5598, 1994.
13) Itoh, M., Sawada, T., Kim, I-S., Inaguma, Y. andNakamura, T.: Composition Dependence of Carrier
35�
Concentration and Conductivity in (Ba1-xSrx)PbO3-�System,
Solid State Commun., vol.83, No.1, pp. 33-36, 1992.
14) Itoh, M., Sawada, T., Kim, I-S., Inaguma, Y. andNakamura, T.: Electrical Properties of A(Pb1-xBx)O3�(A=Ba,Sr, B=Sb,Bi) System, Physica C, vol.204, pp. 194202, 1992.
15) Huang, T., Nakamura, T., Itoh, M., Inaguma, Y. andIshiyama, O.: Electrical Properties of BaSnO3 in
Substitution of Antimony for Tin and Lanthanum for
Barium, J. Mater. Sci., vol.30, pp. 1556-1560, 1995.
16) Itoh, M. and Nakamura, T.: Synthesis and Properties ofBa(Tl1-xMx)O3-�(M=Bi,Pb) with Perovskite Structure,
Report of Research Laboratory of Engineering Materials,
T.I.T., No.17, pp. 117-125, 1992.
17) Itoh, M., Sawada, T., Liang, R., Kawaji, H. and Nakamura,T.: Oxygen-Deficient and Ordered Perovskite-Type SolidSolution System Ba1+xBi1-xOy (0�x�0.5, 3.00�y�2.75), J.
Solid State Chem., vol.87, No.2, pp. 245-249, 1990.
18) Byeon, S-H., Kim, I-S., Itoh, M. and Nakamura, T.:
Structural Study on New Ordered K2NiF4-type Oxides,
SrLaMg0.5Mn0.5O4 and SrLaZn0.5Mn0.5O4, Mater. Res. Bull.,
vol.28, No.6, pp. 597-603, 1993.
19) Byeon, S-H., Nakamura, T., Itoh, M. and Matsuo, M.: A
New Fe(III) Perovskite Antiferromagnetically Ordered via
Superexchange Interaction at Fairly High Temperature(TN=91K), Mater. Res. Bull., vol.27, No.9, pp. 1065-1072,
1992.
20) Tsubouchi, S., Kyomen, T., Itoh, M., Ganguly, P., Oguni,
M., Shimojo, Y., Morii, Y. and Ishii, Y.: Simultaneous
Metal-Insulator
andSpin-State
Transitions
inPr0.5Ca0.5CoO3, Phys. Rev. B, vol.66, pp. 052418 1-4, 2002.
21) Itoh, M., Ohta, I. and Inaguma, Y.: Valency Pair andProperties of 1:1 Ordered Perovskite-type Compounds
Sr2MMoO6 (M=Mn,Fe,Co), Mat. Sci. & Eng. B, vol.41, pp.
55-58, 1996.
22) Kim, I-S., Nakamura, T., Itoh, M. and Inaguma, Y.:
Preparation and Characterization of New Ruthenium
Perovskite Compounds, Mater. Res. Bull., vol.28, No.10,
pp. 1029-1039, 1993.
23) Kim, I-S., Nakamura, T. and Itoh, M.: Magnetic Propertiesof 8H-type Hexagonal Ba(Na1/4Ru3/4)O3, Bull. Chem. Soc.
Jpn., vol.71, No.9, pp. 2247-2251, 1998.
24) Shikano, M., Ishiyama, O., Inaguma, Y., Nakamura, T. and
Itoh, M.: Structure and Magnetic Properties of 6-Layered
Hexagonal Oxides Ba3Cr2MO9(M=Mo, and W), J. Solid
State Chem., vol.120, No.2, pp. 238-243, 1995.
25) Shimura, T., Inaguma, Y., Nakamura, T., Itoh, M. andMorii, Y.: Structure and Magnetic Properties of Sr2-xAxIrO4(A=Ca and Ba), Phys. Rev. B, vol.52, pp. 9143-9146, 1995.
26) Byeon, S-H., Park, K. and Itoh, M.: Structure and Ionic
Conductivity of NaLnTiO4; Comparison with those of
Na2Ln2Ti3O10 (Ln=La, Nd, Sm, and Gd), J. Solid State
Chem., vol.121, No.2, pp. 430-436, 1996.
27) Inaguma, Y., Liquan, C., Itoh, M., Nakamura, T., Uchida,

�
�

36

T., Ikuta, H. and Wakihara, M.: High Ionic Conductivity in
Lithium Lanthanum Titanate, Solid State Commun., vol.86,
No.10, pp. 689-693, 1993.
28) Itoh, M., Inaguma, Y., Jung, W-H., Chen, L. and Nakamura,T.: High Lithium Ion Conductivity in (Ln1/2Li1/2)TiO3(Ln=La,Pr,Nd,Sm), Solid State Ionics, vol.70/71, pp. 203207, 1994.
29) Katsumata, T., Matsui, Y., Inaguma, Y. and Itoh, M.:
Influence of Site Percolation and Local Distortion on
Lithium Ion Conductivity in Perovskite-type Oxides
La0.55Li0.35-xKxTiO3 and La0.55Li0.35TiO3-KMO3(M=Nb andTa), Solid State Ionics, vol.86-88, pp. 165-169, 1996.
30) Inaguma, Y., Matsui, Y., Shan, Y-J., Itoh, M. andNakamura, T.: Lithium Ion Conductivity in Perovskite-type
LiTaO3-SrTiO3 Solid Solution System, Solid State Ionics,
vol.79, pp. 91-97, 1995.
31) Yamada, Y., Todoroki, N. and Miyashita, S.: Theory offerroelectric phase transition in SrTiO3 induced by isotope
rerplacement, Phys. Rev. B, vol.69, No.2, pp. 024103 1-8,
2004.
32) Kim, I-S., Kawaji, H., Itoh, M. and Nakamura, T.:
Structural and Dielectric Studies of the New Series ofLayered Compounds of SrLaScO4 and SrLa2Sc2O7, Mater.
Res. Bull., vol.27, No.10, pp. 1193-1203, 1992.
33) Kim, I-S., Jung, W-H., Inaguma, Y., Nakamura, T. and Itoh,M.: Dielectric Properties of A-Site Deficient PerovskiteType Lanthanum-Calcium-Titanium Oxide Solid Solution
System [(1-x)La3/2TiO3-xCaTiO3 (0.1�x�0.96)], Mater. Res.
Bull., vol.30, No.3, pp. 307-316, 1995.
34) Inaguma, Y., Sohn, J-H., Kim, I-S., Itoh, M. and Nakamura,T.: Quantum Paraelectricity in a Perovskite La1/2Na1/2TiO3,
J. Phys. Soc. Jpn., vol.61, No.10, pp. 3831-3832, 1992.
35) Sun, P-H., Nakamura, T., Shan, Y-J., Inaguma, Y. and Itoh,M.: High Temperature Quantum Paraelectricity in
Perovskite-type Titanates Ln1/2Na1/2TiO3 (Ln=La,Pr,Nd,
Sm, Eu, Gd and Tb), Ferroelectrics, vol.200, pp. 93-107,
1997.
36) Shan, Y-J., Nakamura, T., Inaguma, Y. and Itoh, M.:
Preparation and Dielectric Characterizations of the Novel
Perovskite-type
Oxides(Ln1/2Na1/2)TiO3(Ln=Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Lu), Solid State Ionics, vol.108,
No.1-4, pp. 123-128, 1998.
37) Sun, P-H., Nakamura, T., Shan, Y-J., Inaguma, Y., Itoh, M.
and Kitamura, T.: Dielectric Behavior of (1-x)LaAlO3xSrTiO3 Solid Solution System at Microwave Frequencies,
Jpn. J. Appl. Phys., vol.37, No.10, pp. 5625-5629, 1998.
38) Shan, Y-J., Ozeki, A., Nakamura, T. and Itoh, M.: Crystal
Structures and Dielectric Properties of Novel Ordered
Perovskite Oxides A(Sc1/2M1/2)O3(A=Ca, Sr, N=Nb, Ta),
Ferroelectrics, vol.264, pp. 175-180, 2001.
39) Itoh, M., Wang, R., Inaguma, Y., Yamaguchi, T., Shan, Y-J.
and Nakamura, T.: Ferroelectricity Induced by Oxygen
Isotope Exchange in Strontium Titanate Perovskite, Phys.
Rev. Lett., vol.82, No.17, pp. 3540-3543, 1999.

���������������
����������������
Combinatorial Technology

鯉沼- A Key to Open the New World of Material Research ������� ������� ������� ������
��������������������������������������������������������������
������������� ���� � ������������ ������� ��������� �����
������������������ ���� ��������������� �������� �������������������� �������
�
Throughout history, scientists and engineers have relied on the slow and serendipitous trial-and-error process fordiscovering and developing new materials. In contrast, an emerging theme in modern materials science is the notion of
intelligent design of materials. Pioneered by the pharmaceutical industry and adapted for the purposes of materials
science and engineering, the combinatorial approach represents a watershed in the process of accelerated discovery,
development and optimization of materials. To survey large compositional landscapes rapidly, thousands ofcompositionally varying samples may be synthesized, processed and screened in a single experiment. Recent
developments have been aided by innovative rapid characterization tools, and by advanced materials synthesis
techniques such as laser molecular beam epitaxy which can be used to perform parallel-processed design and control ofmaterials down to the atomic scale. Here we review the fast-growing field of combinatorial materials science, with anemphasis on inorganic functional materials.

Key Words: Combinatorial technology, Materials Science, Pulsed laser deposition�������

����������������������������

�������������������������

����������������������������

����������������������������

����������������������������� � ��������� �� ���� �� �� �����

��������������������������� �� � �� � ���� � ��� � � � �� � ���������� ����������������������� � � � � �� � �� � �� � �����������

�����������������������������

���������������������������

������������������������������� � ��������� � �� � �� � ��������

��������������������������

���������������������������

��������������������������

���������������������������

����������������������������

���������������������������

���������������������������

��������������������������

���������������������������

����������������������������

������������

���������������������������

��������������������������

���������������������������

���������������������������

���������������������������

����������������������������

����������������������������

��������������������������

������������������������

������������������ � �������

�������������������������

���������������������������

������������������������������ ��� ����� � ��������� ������� � ���������� � �� ����������� ������������������������������ � ������� �� �� � ��� �� � �����

��������������������������

���������������������������

����������������������������

��

�

37

��������������������������

����������������������������

���������������������������

����������

���������������

�����������������

��������������

���� ���� ����� ���������������������

���� ������ �����������������

���������������������������

�����������������������������

��������������������������

���������������������������

������������ �������������

����������������������������

���������������������

�����������������������������

������� ������ �����������

���������������������������

������� ���������� ���������������

������������������������������

��������������������������

����������������������������

������������� ��������������� �����������������������������

�����������

���������������������������

��������������������������

��������������������������

��������������������������

��������� � � ������� � ��������

�������������������������������

���������

������������ � ���������� � � � ��������������������������

����������������������������� ��� �������� ���� � � �� � �����

��������������������������

���������� ���������������������

��������������������������

���������������������������� � � � � � � � � � ���� � ������ �������� �����������

����������������������������

��������� ��� ��� ��� �� � ��� ��� ��������������� ���������� �������

���������������������������

���������������������������

���������������������������

���������������������������

�������������������������

���������������������������

����������������������������

������������������������������

����������������������������

�������������������������

������������������������������ �� ������������������� ����� ���������� ���� �����������������������������

��38

�

������������������ ������������

��������������������������

����������������������������

���������������������������

������

��������������������������

�P � f � R, t , T , p, E , M, etc ������������������������������

�������������������������

��������������������������

���������� ��� � �� �� �� ���� ����������������������������

��������������������������

����� �� � ������������� � ������������������������������

��������������������������

������������������������������ �� �������� ��� ������� ����������������������������

���������������������������

���������

�������������

���������������������������

��������������������������

�����������������������������

��������������������������

�������� � �� � ��������������

���������������������������

����������������������������

������� ������ ����� ��������

������� � � � � � � � � � � � � � � � � � ����� � � � � ���������������������������

������� �����������������������

��������������������������

��������������������������

���� � ����� ��� � � �� ����������� � �������������������� � � �������������������������������

��������������������

���������������������������

������������������������

������ ��� �� � ����� � �� �����

����������������������������

��������������������������

���� � ���������� � �� � �������� �� � ���� � �� � � ���������������
��������������������������

����������������������
�����������������������
��������������������������� ���������������������������� � �� � ����� � � �� � �� �� �� � ��������������������������������
��������������������������
����������������������������
����������������������������
����������������������������
����������������������������� � � � �� � �� � �� � �� � � ��������� � � � � � �� � � �������������� ��������������������������������
�����������������������������
���������������� �����������
���������������������������
��������������������������
�����������������������������

��

�

�
� �� � ��������������������� ���������
����������������� �����������

39

�

�
� �� ��������������� ���� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �����������������������������

���������� ����������������������

��������������������� �� ���������� � �� � ������� ������� ������

���������������������� �����

���������������������������

���������

�����������������������������

������������� ������������������

�����������������������������

��������������������������

���������������������������

�����������������������������

��������������������������

������� ����� �������������������� � � ���� � � � �� � � ������� ��� � ������ �����������������������

��������������������������

���������������������������

�����������������������

��������������������������
����������������������������

��������������������

����������������������������� ���������������

���������������������������� � � � � �� � ���� � �� � �������

����������������������� ����� ��������� �������������������������

��������������������������

���������������������������

��������������������������

���� ������������������������

����������������������� ������

���������������������������

������� ��� ������������������

����������������������������

���������� ���� ���������������

���������������������������

���������������������������

����������������������������

��������

���������������������������

���� ��������������

���������������������������
��������������������������

������������� � �����������

���������������������������� ��������������������������

����������������������������

���������������������� � �����

��������������� ����������������

��������������� � ����������

��40

�

�����������������������������

���� �������������

�������������������������

��������������� �������������

�����������������������������

��������������������������

�����������������������������

������ ����������������������� � � ��� � ������� � ���� �����

���������������������������

���������������������������

��������� ��� �����������������

���� � � � �������� � �� ������� ������������� � ����� ���� �� ����������������������������

����������������������������

����������������������������� ��� � ��� �� �������������������

��������������������������

������������� ����� �����������

��������������� ������� � ���� � � �� � � � � � ��� � ����� ����������� ��� � ��� ��� � ��� �� ���� � �� ���������� �� ������ � ������� ����������������������������
����������������������������

���������������������������
��������

�����������

�

�
���

����������������������� �������� ������ �����������������������������

��

�

�

41

�
� � � � �� � � � � � � � � � � � � � � � � � �� ��� � � � � �� �� ��� �� � �� � � � � � � � �� � � � � � � � � � � � � � � �� ��� � � �

�

�
�
�
������������������������������������
�

���
�����

����������
��������������������
������������
��������������
�������������
���������������

��������������������������� ���
������
��������
�����

�����
� ������������ �������������� �� ��������������� �� �������������������� ����������� ����������� ����������� ������������ ��������������������� ���������

���������������

��������������������
���������
��������������
�������� ��������� ���� �������������� ���� ��������������� ������������ ������������������
����������� ������ ��������� ��������������
����������������

���� ���������
����� ���������
��������

������� �������� ������������� ���
���������� ���������������
��� �������������
�� ������������� �� ������ �������� ����� ����� ��������

�

��42

�

�

�
��� ������� ����������� ������ ����� ��������� ������ ����� ����������������������

����������������������������� � �� ����� �� ��� � ������� � �� ��������� �� ������ � �������

������������������ �����������

���������������������������

��������������������������

����������������� ���������

���������������������������

���������������������������

��������������������������

���� � ������ �������������� ��������������������� ����� ��� ��� � �� � �� �� � �� ��� � ���� � ������������� �������������

��������������� �� ��������������
������������������������ ����������������� ������� ��������� �������

���������������������������

����������� � � ���������������

�������������������� ����������

������������������������� �� ��������

������������������������� ������

���� � � ������������� � � �� � � � ������������

������� ��� ������������������� � � �� � �� ����� � � � � ���������������� �����
�����������������������������
��������������������������
��������������������������

�������������������������������

������� ������������������������������
������������������������� ��� ����������������������

��

�

43

����

�������������������� � �� � ��� � � ���� � �����������
������ ������ �������������

�����
��

������ �������������������
�������������������������

�����������������������������������������������������������
������ ����� ��������������� ���� ����������� �������������
�������� ��� ���������� ���������� ���� ������ ������� �����������

����� ��������� ������ ������� ��� ���������� ��� ���������
��������������� ���������� �������� ���� �������������
���������������������

������������ �����������������
����� ��������

����� �� �������������������
��������������������������
����������������������������
���������������������������
���������������������������� � �� �����������������������
��������������������������� � ������ � � � ���������� �����
��������������������������
��������������������������
��������������������������

��������������
������� ����������������������
������������������

������� ����������������������
�������������

���������������������������
�������������������������������
�������

���������������������������
������������������������������������

�����������������������������
�����������������������

����� ��������� ��������� ����������� ������� ������������������ ������������ ������ ������ �������� �����
��������

��������������������������������������������������������
������ ������ ���������� �������� ���� ������������� ��������
��������������������������������������������������

�������������� ��� ��� ���� ������� ���� ��� ���������
��������������� ���������� ���� ����������� ��� �����������
���������� ���������� ������ ���������� ������������� ������������������������������

���������������������������������������������������������
���������������������������������������������

������������������������
���������� � �� � ��� � � � �� � ������������������������������
�����������������������������
����������������������������
�����������������������������
���������������������������
��������������������� � � �����
������ �������������������
���������������������������
�������������������� �������
��������������������
��������� � �� �� � �� � �������
������������������� ����� ����� �������������������������������������
������������� ���� �����������
����� � ������ � ��� � �� � ������
�������� � �� �������������������
��������������������������
�������� � �� ��� ������ ������
���������������������������

������������������������������
���� ������� ����� �������������
������������ �������� ��������
��������������������������
��������������������������
����� ���� ��� ���������� ��� ����������� ��� ���������� �������������� ��� ������� ��� ��������� ���������������
�������������������������������������������������������
����� ������������ ���������� ������ ��������� ���� �������������� ��� ��������� ��� ���������� ��������������� ������������
���������� ��� ���������� ������������ ������� ����������� ������� � �������

�
��44��� ��� ��������� ��� ���������� ��� ��������� ����������
���������� ��� ������������� ��������� ��������� ���� ����������
�������� �� ��� ������ ������ ���� ��� ��������� ������������������� ���������� ������������ ������� �������
���������������������������

���������������������
��������������������Creation of New Functions by Controlling and Utilizing
Nanostructures in Transparent Oxides of Abundant Components
細野・神谷������� �������
�������������������������������
���������������� ������

We have concentrated in creating new functions in transparent oxide-based materials by forming or utilizing
nanostructures embedded in the materials. For example, nanostructures naturally formed in semiconductors are
examined in relation to their crystal / microstructures, electronic structures and properties. Four different materials
are discussed, (i) layered oxychalcogenides LnCuOCh (Ln=lanthanide, Ch=chalcogen), (ii) homologous series
layered oxides RMO3(ZnO)m (R=In, Lu etc., M=In, Ga etc., m=integer), (iii) nano-porous crystal 12CaO7·Al2O3(C12A7), and (iv) nanocrystalline silicon. Coexistence of moderately large mobility, intense photoluminescencearising from room-temperature exciton and high-density hole are explained by a natural modulation doping structurein LnCuOCh. Efficient electron field-emission was observed on C12A7:e-. Their applications to field-effecttransistors, resonant-tunneling diodes, field-emission displays, and single-electron tunneling transisotrs are shown.
Fabrication of DFB laser solely by laser pulses and a salt is also demonstrated. Further it is shown that nanostructuralmodification in amorphous network lets intrinsic fundamental optical gap appear, leading to realization of vacuum
UV transmitting modified silica glass and deep UV fibers for power delivery of excimer laser .

Key Words : Natural nanostructure, electronic device, field-effect transistor, field-emission display,
single-electron transistor, oxide semiconductor������

���������������������������

��������������������������

���������������� �������������

���������������������������

��������������������������

��������������������������

���������������������������

����������������������������

��������������������������

���������������������������

������������������������

���������������������������

�������������������������

��������������������������

���������������������������

�����������

��������������������������

��������������������������

���������������������������

��������������������������

���� ���������������������������

�������������������������������

������������ ����������������

��������������������������

������������������ ����������

��������������������������

�������������������������� �������������������������������

��������������������������

���������������������������

�������������

��������������������������
��������������������������

����������������������������

���������������������������

�������������������������

���������������������������

���������������������������

�������������������������

���������������������������

��������������������������

45

�

�
�������������������������

��������������������������
���������������������������
��������������������������
����������������������������

�

(A)

(B)
��������������� ����������������������� � � ����� �������������

�

Absorbance�����������������������������

�������������� ���������������������

0.4 eV

3
2

Single crystals (3 � 3 � 0.3 mm)

1

2.8 eV���������������������������
0�����������������������������
��������������������������
��������� ��������������������
�����������������������������������
��������������������������

Sensitivity (arbitrary units)

300

4Wavelength (nm)
400 500 700 1000 2000

5

4

3
2
1
Photon energy (eV)0��������������� �� ������������������������T (K)������������������������������

0��������������������

-1

�

300

40

20

14

10

log [ � (S cm-1 )]

-2
-3
-4
-5
-6

�

-7

�

-8

��������������� �� ����������������������
��������� ����������������

0

0.02

0.04

0.06 0.08
T -1 (K -1)

0.10

0.12

�

�������������������������

�������������� �� �����������
����������������������������

��������������������������

�

�

�

��� ��������������� �����������

��������������������������

��������������� �����������������

���������������������������������

������������������

������������������������������ ��������������� �������������

���������������������������

�������������������������������

�����������������������������

�������������������������

���������������������������

�
�
�
�
� 46

������
��������������������
������������������������

��������������������������������
���������������������������
��������������������������
���������������������������
����������������������
�������������������������
���������������������������
����������������������������
���������������������������

����������������������������

�����������������

�����������������������������
�����������������������������

����������������������������

��������������������������

����������������������������

����������������������������

�������������������������

����������������������������

����������������������������

�������������������������

��������������������������������

����������������������������

�������������������������������

����������������������������� ��� ��������������������������

��������������������������

�����������������������������

�����������������������

���������������������������

�������������������������
���������������������������

��������������������������
��������������������

���������������������������

(A)

���������������������������

(B)

(C)

(D)

���������������������������
������������������
La-O
Layer

�
�������������������

Cu-Se
Layer

Mg

������������������������

La-O
Layer

Mg

�������������������������

����������������������������

���������������������������

���� ����������������������������� �������
���������������� ����������������

������������������������������

���������

�������������������������

�������

���������������������������� ��������������������������

���������������������������

��������������������������

���������������������������������

���������������������������

��������������������������������

���������������������������

�����������������������������������

�����������������������������

����������������������������

�����������������������������������

���������������������������

�����������������������������
�������� �����������������������
�����������������������������
����������������������������
�����������

������������������������

������������������
����������� ������� ������ ��� ���� ���� ������ �������������������������������

�
�

47

�
������������������� �����������

�������������������������

��������������������������������

���������������������������

��������������������������������

���������������������������

���������������������������

����������������������������

��������

��������������

��������������������������

InO2- GaO+(ZnO)5

����������������������������
��������������������������
�������������������������
��������������������������
����������������������

[1120]

�Zn2+ or Ga 3+

In3+

�

��������������������

���������������������������
��������������������������
���������������������������������

0.1nm

0.8
0.6

0.2nm

0.4
0.3nm

0.2
0.0

���

����������������� ����������

10

1.0
Tunnel probability

O2-

0

0.5nm

(A)

1
2
Electron energy / eV

3

Current density (A/cm2 )[0001]

6

10

5

10

4

10

3

10

2

10

1

0.1nm
0.2nm
0.3nm
0.5nm

(B)
0

1
2
Voltage (V)3�������������������������������

�� ���� ���� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �����������������������������������

�������������������������

���������� ������������������

�

5.0

Drain current (mA)(A)

���������� ����������� �����������

(B)

4.0

V GS (V)���� ���� ������������������ ��������

3.0

10

������������������������������ ��

9

2.0
1.0
0

0 �� 5

� 10

�� 15

20

Drain voltage (V)8��������������������� ��������

7
6

���������������������������

������ ���� ��������������������������� �������������
�������������������������

����������������

��������������������������
������������������������������
�������������������������������
��������������������������

����������������� ������ ��������
��������������������������������
���������������������������
��������������������������
���������������������������� � � � � � � � � � � � ����� � � � � � ��������������������������������������
���������������������������
������������������������������
��������������������������
����������
���������������������������

�����������������������������
�������������������������
������������
��������������������������������
����������������������� ��������
������ �������������� �� ��������
����������������������������
���������������������������
���������������������������
�����������
�������������������������� ���� ������������������������������

�������������������������� � � � � � � � � � � ������������ � � � � � � ����������������������������

�������������������������������

�������������������������

���� �������������������������
��������������������������

� 48

������������������������ ��������

������������������������������
����������������� ����� ���������
�higher density��������������������������
���������������������������������
��������������������������
����

(A)

0.3
0.2

o

240 C
o

210 C

0.1

o

160 C
0.0

0

200

400

600

800

�
����������

1000���� (�A cm-2)-2
����(�A cm )
�

�
35
30
25
20
15
10
5
0
0

(A)

(B)

(B)

�

���������������������������������������

�����������������������������
500

1000 1500 2000

������ (V)�����������������������������������

�������������������������
��������������������������
��������������������������

���������������������������
��������������������������
��������������������������
��������������������������� � � � ������� ���� ����� � � � � � � � �������������� �����������������������
���������������������������
�������������������������������
��������������������������

������� ��������������������������
�������

�������������������������������
����������������������������
����������������������������

������������������������������������

�������������������������

���������������������������

����������������������������
���������������������������

������������������

�

(A)����������������������������
��������������������������

(B)
nc -S i����������������Gate
S o urc e�������� ����������������������
S iO2

������������������������

Gate������������� �� �����������������

120 nm�������� �� ��������������������Si� � � � � � ���������� � � � � � � � � � � � ��������� ��������� �������������������
���������������������������
��������������������������
��������������������������
���������������������������
���������������������������
���������������������������
��������������������������
���������������������������

�

Drain

�
����� ���� ��� ������������������� ��� �����������

�����������������������������

�����������������������������
��������������������������������
����������������������������
���������������������������
�����������������������������
49�
��������������������
40
30

(A)

V =2V

14

275 K

gs

Temp. increases in 25 K steps

12

20

300 K

10

10
0

23 K

-10

IIds
(nA)
(nA)
ds
ds

(nA)
IIdsds(nA)

(B)

-20

8
6
4
2

-30
-40
-0.15

-0.1

-0.05

0

0.05

(V)
VVdsds(V)50 K

050 K to 275 K: 25 K steps
0.1

0.15

V = 20 mV
ds

-2
0

2

4

6

8

V (V)
gs

�

����� ���� ��� ���������� ������� ������� ������� ���������

���������������������������

������ ������������������������������
�����������

���������������������������������
��������������������������
������������������������������
��������������������������
��������������������������
����������������������������
���������������������������
������������������������������
���������������������������
��������������������������
�������������������������
���������������������������
��������������������������
����������������������������
���������������������������
�����������������������������
����������� �������������������

���������������������
��������������������������
���������������������������
����������������������������
���������������������������
�����������������������������
�����������������������
�����������������������������
������������������������������
������������������������������ ���������������������������
�������������������������
���������������������������
��������������������������������

����������������

�������� ������������������������������

�������� ����������������������������
���������

������������������� �������������
�����������������������������
���������������� ���� �������������
�����������������������������
����������������������������������
�

� 50

�
��
����������������� ������
����������������������������
�����������������������������
���������������������������
�����

�
�����
1)

������ (a) Hosono, H.: Built-in Nanostructures inTransparent Oxides for Novel Photonic and Elerctronic
Functions Materials, Int .J .Appl .Ceram. Technol. Vol.1,
pp.106-18, 2004; (b) Ohta, H., and Hosono, H.:
Transparent Oxide Optoelectronics, Materials Today,���������������������������������������
�������������������������
���������������������������
���������������������������
����������������������
Vol.33, pp.22-35, 2004.�

2)

Hayashi, K., Hirano, M., Matsuishi, S., and Hosono, H.:
Microporous crystal 12CaO·7Al2O3 encaging abundantO- radicals, J. Amer. Chem. Soc., Vol.124, pp.738-9,2002.

3)

Li, Q., Hayashi, K., Nishioka, M., Kashiwagi, H., Hirano,M., Hosono, H., and Sadakata, M.: Absolute emission
current density of O- from 12CaO·7Al2O3 crystal, Appl.
Phys. Lett., Vol.80, pp.4259-61,2002.

4)

Hayashi, K., Matsuishi, S., Kamiya, T., Hirano, M., andHosono, H.: Light-induced conversion of an insulatingrefractory oxide into a persistent electronic conductor,
Nature Vol.419, pp.462-465, 2002.

5)

Matsuishi, S., Toda, Y., Miyakawa, M., Hayashi, K.,
Kamiya, T., Hirano, M., Tanaka, I., and Hosono, H.: HighDensity Electron Anion in a Nano-porous Single Crystal:[Ca24Al28O64]4+(4e-), Science Vol.301, pp.626-629,
2003.

6)

Sushko, P., Shluger, L., Hayashi, K., Hirano, M., andHosono, H.: Electron Localization and a ConfinedElectron Gas in Nanoporous Inorganic Electrides; Phys.
Rev. Lett., Vol.91, pp.126401-1 – 4 , 2003.

7)

Kamiya, T., Ohta, H., Hiramatsu, H., Hayashi, K.,
Nomura, K., Matsuishi, S., Ueda, K., Hirano, M., andHosono, H.: Natural nanostructures in ionicsemiconductors, Microelectr. Eng. Vol.73-74, pp.620-626,
2004.

8)

9)

Yasin, S., Hasko, D.G., and Ahmed, H.: Fabrication of <5nm width lines in poly(methylmethacrylate) resist using awater:isopropyl alcohol developer and ultrasonicallyassisted development, Appl. Phys. Lett. Vol.78, pp.27602762, 2001.
Kodaira, T., Nozue, Y., Ohwashi, S., Goto, T., andTerasaki, O.: Optical properties of potassium clusters
incorporated into zeolite LTA, Phys. Rev. B Vol.48,
pp.12245-12252, 1993.

10) Hiramatsu, H., Ueda, K., Takafuji, K., Ohta, H., Hirano,M., Kamiya, T., and Hosono, H.: Intrinsic excitonic
photoluminescence and band-gap engineering of wide-gap
p-type oxychalcogenide epitaxial films of LnCuOCh (Ln= La, Pr, and Nd; Ch = S or Se) semiconductor alloys, J.
Appl. Phys. Vol.94, pp.5805-5808, 2003.

�11) Hiramatsu, H., Ueda, K., Ohta, H., Hirano, M., Kamiya,T., and Hosono, H.: Degenerate p-type conductivity inwide-gap LaCuOS1-xSex (x = 0 - 1) epitaxial films, Appl.
Phys. Lett. Vol.82, pp.1048-1050, 2003.
12) Ueda, K., Hiramatsu, H., Ohta, H., Hirano, M., Kamiya,T., and Hosono, H.: Single-atomic-layered quantum wells
built
inwide-gap
semiconductors,
LnCuOCh(Ln=lanthanide, Ch=chalcogen), Phys. Rev. B Vol.69,
pp.155305-1 –4, 2004.
13) Li, C., Bando, Y., Nakamura, M., and Kimizuka, N.:
Relation between In ion ordering and crystal structure
variation in homologous compounds InMO3(ZnO)m (M =Al and In; m = integer), Micron Vol.31, pp.543-550, 2000.
14) Ohta, H., Nomura, K., Orita, M., Hirano, M., Ueda, K.,
Suzuki, T., Ikuhara, Y., and Hosono, H.: Single-crystalline
films of the homologous series InGaO3(ZnO)m grown byreactive solid-phase epitaxy, Adv. Funct. Mater. Vol.13,
pp.139-144, 2003.
15) Nomura, K., Ohta, H., Ueda, K., Kamiya, T., Hirano M.,
and Hosono, H.: Thin film transistor fabricated in singlecrystalline transparent oxide semiconductor, Science
Vol.300, pp.1269-1272, 2003.
16) Toda, Y., Matsuishi, S., Hayashi, K., Ueda, K., Kamiya,T., Hirano, M., and Hosono, H.: Field emission of electron
anions clathrated in subnanometer-sized cages of[Ca24Al28O64]4+(4e-), Adv. Mater. Vol.16, pp.685-689,
2004.
17) Kamiya, T., Nakahata, K., Tan, Y.T., Durrani, Z.A.K., andShimizu, I.: Growth, structure and transport properties ofthin (>10 nm) n-type microcrystalline silicon prepared on
silicon oxide and its application to single electrontransistor, J. Appl. Phys. Vol.89, pp.6265-6271, 2001.
18) Tan, Y.T., Kamiya, T., Durrani, Z.A.K., and Ahmed, H.:
Room temperature nanocrystaline silicon single-electrontransistors, J. Appl. Phys. Vol.94, pp.633-637 , 2003.
19) Kawamura, K., Ito, N., Sarukura, N., Hirano, M., andHosono, H.: New adjustment technique for time
coincidence of femtosecond laser pulses using third
harmonic generation in air and its application to holographencoding system , Rev. Sci. Instr. Vol.73, pp.1711-4,
2002; (b) Idem, Holographic Encoding of Permanent
Gratings Embedded in Diamond by Two BeamInterference of a Single Femtosecond Near-infrared Laser
Pulse, Jpn. J. Appl. Phys. (express letter) Vol.39, pp.L767769, 2000.
20) Kawamura, K., Hirano, M., Kurobori, T., Takamizu, T.,
Kamiya, T., and Hosono, H.: Femtosecond-laser-encoded
distributed- feedback color center laser in lithium fluoride
single crystals, App. Phys. Lett. Vol.84, pp.331-313, 2004.
21) Hosono, H., Mizoguchi, M., and Kawazoe, H.: Effects of
F2 Excimer laser Irradiation on the Optical Transmission
and Defect Formation of various Types of Synthetic SiO2
Glasses, Appl. Phys. Lett. Vol.74, pp.2755, 1999.
22) Hosono, H., Ikuta, Y., Kinoshita, T., Kajihara, K., andHirano, M.: Physical disorder and optical properties in thevaccum ultraviolet region of amorphous SiO2, Phys. Rev.
Lett. Vol.87, pp.175501-3, 2001.
23) Oto, M., Kikugawa, S., Sarukura, N., Hirano, M., andHosono, H.: Optical fiber for deep ultraviolet light,� IEEE
Photon. Technol. Letter Vol.13, pp.978-980, 2001.�

51

�
�

���������������������������

�

Strongly-Correlated Electron Functional Oxides
for Electronics of the Next Generation����������������������������
���������������������������������������������������������
�������������������������

Oxides of the 3d transition metals are considered to be indispensable for electronics of the next generation,e.g.
“spintronics”. In such oxides, strongly-correlated electrons play the main role to originate unconventional
electromagnetic properties. They sometimes cause “superfunctions” such as high-Tc superconductivity and colossal
magnetoresistance (CMR), which surpass the common sense of conventional physics. Here, together with ourrepresentative results we overview three categories of strongly-correlated-electron functional materials that we havebeen studying since 1995 at Tokyo Tech, i.e. (1) high-Tc superconductive copper oxides, (2) halfmetallic iron oxides,and (3) thermoelectric or superconductive cobalt oxides.

Key Words : transition metal oxides, electron correlation, high-Tc superconductors, halfmetals,
thermoelectrics, oxygen engineering������

���������������������������

��������������������������

�����������������������������

�����������������������������
��������������������������
��������������������������
��������������������������
���������������������������
���������������������������
���������������������������
��������������������������
�����������������������������

���� ��������� �� ���������������������

��������������������������� � � � � � � � ������������������� ���� � � � � � � � � � ������������������������ ��������������������������������������������������

��������������������������
������������������� ������������� ��������������������������

1995������������������������

�����������������������-1����������������������������

������������ ���������������

��������������������������

��������� ��������������� ������

����������������3����������

��������� ��������������������

������������������������

�������������������������������������

�������������������������

������������ ������������� ��������

��������������������������

���������������������������

������������������������2,���������������������������

��������

3)�������������������������
��������������������������
52

�

�
�������������
���������������

��������������
��������CuO2 ��������������

Bednorz�Müller��������La-Ba-Cu-O��� 1)���������������������������

�����������(Tc) �BCS���������

�������������������������

��� ~ 30 K��������������������Tc

��������������������������

������������������������Y-Ba-

CuO2 ��Cu�����: II��������������

Cu-O�����Tc������� (77 K) �������

���������-2(a) � (La1-xSrx)2CuO4�������

���������������������������

���������������������La2CuO4��

��������������������������

��Cu������+2��������LaIII��� (x) �����������������������������

SrII�������������������CuO2���

��

Cu 3d – O 2p�����dx2-y2������������Cu����������+(2+2x) ��������������

���������-2�������������� (a)��CuO2�����������������������

(La1-xSrx)2CuO4�(b) CuBa2YCu2O6+��(c) Bi2Sr2CaCu2O8+���������������������������(d) HgBa2Ca2Cu3O8+� ���������������Cu

CuO2����������������������

�O�2������������CuO2����������

��La�����Sr����������������� �������������������������CuO2

���������������������������

����������������������������

�������������������CuO2������

���������������������������

��������������������������

������������-2�������������

���������������������������

�������������������������

�������������������CuO2�����������������������������

����������������������������

�������������CuO2 ����������

��������������������������

Tc���0 ~ 135 K������������������

����������������������������

�������������������������

��������������������� ����������������������4)�� ������������

����������������������5������

��
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�

�
�

���� ����������������������������������������������������������������������������������
������������������������������������������������������������������

��
�
�

�
�
�
53

�

山内・
カルピネン

��������CuO2��������������

�
��B������s (= 1, 2, 3…) �����������

��������������������
����������������������100��������������������B�������

���������������������������

���������������������s����5, 6)� �-2�

�������������������������

���������������������CuO2������������������������������(n) �������������������������

�����B�������������������s =�����n (= 1, 2, 3…) ��������������

3��������������������������

�����������������������

�homologous, ����������������������
��������������������������
����(1)���������������

MmArQn-1CunOm+r+2n�� [����M-mr(n-1)n]������A�

�����

Tc

����

����

���

���

(1)
p

����M = ������������ (Hg, Tl, Pb, Bi,
Cu, Co, Fe, Ru, C, Al, …) ���� 0 (nothing)�A = ������������� (Ba, Sr, La, …)�Q = ������
���� [n = 2����Ca, RE (= ���)�n � 3����0���� ������� �� � ���� ������������������

Ca ��]����������������-2�����

������������������������

�����(a) 0201�(b) Cu-1212�(c) Bi-2212�(d) Hg-

���������2���s = 3�������

1223����1993��02(n-1)n���������� 7) ��(Hg,W)Sr2(Ce,RE)3Cu2Oz[(Hg,W)-1232]9)
10)

�

�

��������������������������

(Cu,Mo)Sr2(Ce,RE)3Cu2Oz [(Cu,Mo)-1232]

���������������������������

����-4� (Hg,W)-1232�����TEM�������

��������8).

�������3�������������������

������

���������������Tc���������

�������(Hg,W)-1232, (Cu,Mo)-1232�Tc �����������HgBa2Ca2Cu3O8+� (Hg-1223) ����135 K

�� ~33 K, ~53 K�����������s = 3�����

��������������������Tc�����������������������������

��������������������������

��������������������������

Tc���������CuO2��������������

�����������

���������������������������
��n = 3�������Tc�������������
�����Tc���������������������
��������������������������
���������Tc����������������
������������������-3��������
�������������������������
������������������������

����������B �����
��������������(1)�������A���
�������������������������
������B�������������(2)������5,6)��������������������
MmA2BsCu2Om+8+2s [����M-m2s2]������B�

(2)

����B = (Ce,RE) ���������B�������
�����2��CuO2����������� (BO2) ��
54����� ����������� ����� ��� � ���� �� ���� ���������

����������������Tc�������
���������������������������
�������������������������
���������������������������

����������������������������
�������������������(1) �����
�Jc������������������(2) ����
�Hirr���������Jc��������������
������������Tc��������������
���������������������������
CuO2�������������������������
���������������������������
�������������Jc, Hirr�����6). ������������������������������

���� ��������������� ���������� ��� �� �� ����� �� �� ���� � �����

����������������������������� �� ���������� ������������ �������

���������������������������

������� ����������������������

���-5�������2����������������
���������������������������
���������������������������
��������������������������
���������������������Jc, Hirr����������������������
���������������
��������������������������
��������������������������
�����������������������������
�����������������������������
���������������������������
��������������������������
����������������������100%����������������������������
�-7����

E
EF���� ���������������������������
��������� ������������������ ��������������
������������������������� ��������

�������������������������
�������������������������
������������������������A��
������Hirr������������������
�����������������
�������� ������������������
�����������������������������
���������

����������������������������������������
��������������������������
���������-6�������� � � � � � � � � ��������������������������
��������������� ����������������
�����������������������

�����������

������������������������
���40%���������������������
���100%���������������������
�����������������������������
��������������������������
����������������������������
��������������������������
���15)�
���������1980���������������
�����������4��������������
�������(1) ������ (Fe3O4)�(2) CrO2�(3) ������������������� (4) ��������
55

�

�
������� (A2FeTO6� A = Ba, Sr, Ca� T = Mo, Re)�����MR (TMR) �������� 17) � TMR������������4��������������2���

CMR�������(1) ���������������

��������������������������

������MR�������(2) ��MR������

�����������������

�������������������������
����������������������A2FeTO6 ������������������������
������������������������
������������������-1(b)������
������������Sr2FeMoO6������57Fe��

400 K������������������18)�����
������TMR�������������
�������Sr2FeMoO6�MR����������
�������������� 19) ������Mo������������16) ��-8������������

��W��Ta����������MR��������

��������1�����������������

������W�����Sr2FeMoO6 ���������

FeII�FeIII�����������������������

����W���60%���������������

������������������������

����������������TN (~ 50 K) ���

Sr2FeMoO6��Fe�������� (FeII/III) ������

Sr2FeMoO6���TMR���������������

��������Mo����������� (MoV/VI) �

�MR��������������MR��������

����������������������������

������� ���������Ta���������� � � � � � � � � � � � � � �� � � � � � � ���Ta50%�������������MR�: 207% (5�MnIII/MnIV, FeII/FeIII�������������������

K, 7 T) �����20)��-9���������������������������
���������

0 5K

x = 0.2
x=0

MR (%)

x = 0.4-100
x = 0.5-200-5���� ��������� ��� ���0�0 H (T)5���� ����������������� ��� �� � �� �� �� ����� �� ��� �� ����� �������������� �� ����������������������

���� ���� � �����
�������� ��� ������������
������������
�����������

���������������
�������������������������

������ � ��������������������������

������������

���������������������������

�������������������

���������������������������
������������������21��������

����������������������CMR��������������������������

(Colossal Magnetoregistance) �������������

���(3)�����������P��������Z�

��������� (MR) �������������

��������

��������������������������
��������������������������
100%������������������������

P�

S2

�

, Z�

S2

��

� P /�

(3)

����S, �, � ������������������

��������������������������

�����������3��������������

���������MR�������������MR��

��������������������������

56

�

�
����P��������������n � 1019 cm-3�
�������������21)� �����������
��������ZT � 1 (T �����) ���������
1997�����22) �����������NaxCoO2����NaCo2O4, x � 0.5����������������
� (S ~ 100 �V / K, 300 K) �������� (� ~ 200 ��
cm, 300 K) ���������������������
������������������n � 1021 cm-3��������������2�������������
�������������������������
�������
������������������������
23)����� �������������������� ���������

������������������������

Co�������������������������

NaxCoO2�������������������CoO2�

�������������������������

����������������CoO2 �������

6������������������������Na�(3d ) ��������Co �����Co �������RS���������������������

III����������������������Co (3d )
IV

�Co

5

IV

III

�������������������Co �Co �������������������������������

������������1�6��������������� � �����������������������

������������������� kBln6 ������

��������������������������

����������������������������

��������������������������

III

IV

������������������������

��������24)�
��������������������������

��������������������������

�����������������������������

NaxCoO2���������������������

�������CuO2������CoO2�������

�������������������������

��������������RS��NaxCoO2��Na��������������������-10������

������������������������-1��������� (misfit) �����������������

����������������������������

�����������Co�����������CoO2

�������������������������

�������������� (RS) ���������

����������������������NaxCoO2��

���������������CoO2��RS�����

����������������M = 0 (or nothing), A =�������������������������

x�Na, m = 0, � = -2������������������

��������������������������

���������������������������

������CoO2��RS����������������

���CoO2���������������n � 2����������b���������a, c��� � ������

����������������������������

������������������������

[MmA2Om+2��] q [CoO2](4)

���� ������������������������������������������

����M����������� (Co, Hg, Tl, Pb, Bi…)�
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)

A��������� (Ba, Sr, Ca)�q�CoO2��RS��b�����q � bCoO2 / bRS���������b������
�������������������������

(6)

�
�
CaO – CoO – CaO
SrO – (Tl,Co)O – SrOSrO – (Pb,Co)O – SrOSrO – (Hg,Co)O – SrOSrO – BiO – BiO – SrO
CaO – (Cu,Co)O –(Cu,Co)O – CaO

M
Co(Tl,Co)(Pb,Co)(Hg,Co)
Bi

A
Ca
Sr
Sr
Sr
Sr

m
1
1
1
1
2

(Cu,Co)

Ca

2

�
�
57

�

�
��������������29)�

���������������������
�������������Co�����������
��������������������������
��������������������������

�������������4)����������������������

�����Co��������������������

�������������������������

�����������������S�������(5)��������������������������

������������23)�

������������������������

S ��������������MR�������������

kB � g3 c ���e �� g 4 1 � c ��(5)����c�CoIV����g3, g4�����CoIII, CoIV����������������������������
��������������������������
��������������������������

�����NaxCoO2����Na������������

����������������������������

�����������������Na������c���������������������� ������������������� (c = 1 - x)�������

�����������������������������Na���������������Na�����

��������������������������

������������������-11�25) �� ��������������������������

����������������������������

��������������������������Co

������������������������������������

�����������������������c = 0.00������������������������

~ 0.20���������������

26, 27)� ����

�������������������������

NaxCoO2����c � 0.25�����������������

�����������������Ti��������

�����NaxCoO2�����������������

��������������������������

���������������

����������������-12���������
�������������������������

150

NaxCoO2������������������������10-10�������������������������

x = 0.75

S (�V / K)100�������Sr2FeMoO6 30) �����������
x = 0.65

50"Na0.55CoO2"(Kawata et al.)

0
0

100

T (K)

200

300

����� �������� ��� �� ������ ������ �������� � ������
�������� ������ ������������������������������������� �������� �������

NaxCoO2����Na� (x) �������������
�������������������Na�����
��������2003�����28) ���������
���x = 0.7�������������������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � Na0.35CoO2 �
1.3H2O����Tc = 4.5 K��������������
���������������������������
�����Co�������������������
�Co��� ������3.48 ���������������

58

���������������������������
BaYMn2O5+� 31) ������������������
���������
������������������������
���8)� ���������������������
��1000�C��������������������
��������������������������
KClO3�Ag2O2�������������������
��������������������SrO2�����
��������������������������
��������������������������
������������������

�
�
�
�
�
�
����� ���������������

������������������������������

�
0.2�������������������������
���������������������������

9.2

���������TCOD (= temperature-controlled oxygen�Weight loss (%)

��������������������������

�

depletion) ����������������������(TG) ���������(1) ��������������

������ (in situ) ������������������

�

-0.4

0.07 (3.08)-0.6

0.00 (3.04)

9.1

-0.8
-1.0

-0.05 (3.02)
0

200

400

600

Temperature (°C)

8.9
800

�

������������������

����� ��������������� ��������������������

��������4������������������

������ ���� ���� ����� ������������
���������� ���� ���� ���� �� ��������

���Ca3Co3.95O9+� [= (CoCa2O3��)0.62CoO2] �TCOD�������

0.15 (3.12)

�(3) ������������������������

26)

-0.2

9.0

�

����TG���������������(2) ����

� = 0.24 V(Co) = 3.16

0

�

9+�

���������������������������

9.3

��� ����������������������������

��-13����������������

�������400, 500, 600, 750�C�N2���������

���������������������������

��������������������������

��� (�w) ��������������w�������

��������������������������������������

���� � ���������������������

�������� ���� ���������������� ����������

������������������������������
������������������ ���������������

������������

���������������������������

������������ (=�����) �����

����������������������������������

���������������������������-����������� ������ �� ������ ���������

2������������������������

����������������������������

��������������������������

�����������������������������

�������������������������

�������������������������

��������������������������

���������

���������������������������

��������������������������

��������������������������

���������������������������

������������������6���������

��������������������������

�������������������������

������������� � � ����� ���������������
������ ����������������������������

�
��

���

����

������ (iodometry)I-

S2O32-������� I2 ���������
��������� (cerimetry)

Fe2+

Ce4+����� Fe2+������������� [Fe(II)/Fe(III) coulometry]

Fe2+

�� Fe2+�����

���������� [Cu(I)/Cu(II) coulometry]Cu+

�� Cu+�����

����������� [Cu(I)/Cu(II) electrolysis]Cu+

�� Cu+�����

����

59

�

�
�
��

��������������������X���������������������������Cu� ����������������������������

L-edge � � O K-edge � X � � � � � � � � (X-ray

��������������������������

absorption near-edge structure; XANES) ��������

���������������������������

���������������������������

��������������������������

33)����������-15� � ������������

�������������������������

��������������������������

��������������������������

��������������������

���������������������������
��������������������������
���������������

�
�����
1)

J.G. Bednorz and K.A. Müller, Z. Phys. B 64, 189-193(1986).

2)����, �����, ���, ����, �����
��������������, ��, 1993�.

3)�������, ������� �� ������
����������, ��, 1998�.

4)

M. Karppinen and H. Yamauchi, in International Book
Series: Studies of High Temperature Superconductors,
Vol 37, A.V. Narlikar (Ed.) (Nova Science Publishers,
New York, 2001) pp. 109-143.

5)

����, ��������� 3, 47-56 (1990).

6)

M. Karppinen and H. Yamauchi, Mater. Sci. Eng. R26,
51-96 (1999).

7)

S. Adachi, H. Yamauchi, S. Tanaka, and N. Môri,
Physica C 206, 226-230 (1993).

8)

H. Yamauchi and M. Karppinen, Supercond. Sci. Technol.
13, R33-R52 (2000).

9)T. Watanabe, M. Karppinen, T. Motohashi, T. Nagai, Y.
Matsui, and H. Yamauchi, Phys. Rev. B (2004) in press.

10)

Y. Morita, T. Nagai, Y. Matsui, H. Yamauchi, and M.
Karppinen, Phys. Rev. B (2004) in press.

11)

M. Karppinen and H. Yamauchi, Phil. Mag. B 79, 343366 (1999).

12)

M. Karppinen and H. Yamauchi, J. Inorg. Mater. 2, 589599 (2000).

13)

Y. Yasukawa, T. Nakane, H. Yamauchi, and M.
Karppinen, Appl. Phys. Lett. 78, 2917-2919 (2001).

14)

M. Karppinen, N. Kiryakov, Y. Yasukawa, T. Nakane,
and H. Yamauchi, Physica C 382, 66-71 (2002).

15)

M. Johnson, J. Magn. Magn. Mater. 140-144, 21-24(1995).

16)

J. Lindén, T. Yamamoto, M. Karppinen, H. Yamauchi,
and T. Pietari, Appl. Phys. Lett. 76, 2925-2927 (2000).

17)

���, ����, ���� 32, 298-308 (1997).

����������������

18)

�
�
�

K.-I. Kobayashi, T. Kimura, H. Sawada, K. Terakura, andY. Tokura, Nature (London) 395, 677-680 (1998).

19)

J. Lindén, T. Yamamoto, J. Nakamura, M. Karppinen, andH. Yamauchi, Appl. Phys. Lett. 78, 2736-2738 (2001).

����� �������������������������� ��� ���������� ����� ����� ����� �� �� ���� �� ������ �� �� ���� �� ������
����� ���� � ����� �������

������������3d����������������
�������������������������
�3������������������������
��������������������������
���������������������������
���������������������������
�������������� (= ����������) �����������������������
������������������������
�������������������������
��������������������������
��������������������������
���������������������������
�������������������������
�������������������������
���������������������������
���������������������������
��������������������������
����� (= ���������������)���

60

�

�
20)

J. Lindén, T. Yamamoto, J. Nakamura, H. Yamauchi, and
M. Karppinen, Phys. Rev. B 66, 184408-184414 (2002).

21)

G. Mahan, B. Sales, and J. Sharp, Phys. Today 50, 42-47(1997).

22)

I. Terasaki, Y. Sasago, and K. Uchinokura, Phys. Rev. B
56, R12685-R12687 (1997).

23)

W. Koshibae, K. Tsutsui, and S. Maekawa, Phys. Rev. B
62, 6869-6872 (2000).

24)

I. Terasaki, in Proceedings of the 18th International�Conference on Thermoelectrics (ICT’99), Baltimore, MD,
Aug. 29-Sep. 2, 1999 (IEEE, Piscataway, 2000) pp. 569576.

25)

T. Motohashi, E. Naujalis, R. Ueda, K. Isawa, M.
Karppinen, and H. Yamauchi, Appl. Phys. Lett. 79, 14801482 (2001).

26)

Y. Morita, J. Poulsen, K. Sakai, T. Motohashi, T. Fujii, I.
Terasaki, H. Yamauchi, and M. Karppinen, J. Solid State
Chem. 177, 3150-3156 (2004).

27)

M. Karppinen, H. Fjellvag, T. Konno, Y. Morita, T.
Motohashi and H. Yamauchi, Chem. Mater. 16, 27902793 (2004).

28)

K. Takada, H. Sakurai, E. Takayama-Muromachi, F.
Izumi, R.A. Dilanian, and T. Sasaki, Nature (London)
422, 53-55 (2003).

29)

M. Karppinen, I. Asako, T. Motohashi and H. Yamauchi,
Chem. Mater. 16, 1693-1696 (2004).

30)

T. Yamamoto, J. Liimatainen, J. Lindén, M. Karppinen,and H. Yamauchi, J. Mater. Chem. 10, 2342-2345 (2000).

31)

M. Karppinen, H. Okamoto, H. Fjellvåg, T. Motohashi,
and H. Yamauchi, J. Solid State Chem. 177, 2122-2128(2004).

32)

M. Karppinen, Annales Academiae Scientiarum Fennicae,
249 (Finnish Science Academy, Helsinki, 1993) 51 p.

33)

M. Karppinen, K. Kotiranta, T. Nakane, S.C. Chang, J.M.
Chen, R.S. Liu, and H. Yamauchi, Phys. Rev. B 67,
134522-1-6 (2003).

�

61

�

�
�

������������������
���������������������
Ceramics Nano-engineering
for Creation of Wonder Materials��������
����� ������ ������� ��������������������������������������
���������������������������������������������������������������������������������������
�����������������������������������������������������������������
�

�

�

�

���������������������������������������������������
��������������������������������������

The fabrication of “wonder materials” was investigated by using the advanced oxide heteroepitaxy technique basedon the nanoscale surface engineering as well as the atomic layer control via laser molecular beam epitaxy (laserMBE). Atomic-scale analysis of the terminating layer of perovskite oxide films was also performed by in-situ coaxial
impact-collision ion scattering spectroscopy (CAICISS). The novel heteroepitaxies that could be attained were: (1)the molecular layer-by-layer epitaxy of oxide thin films, (2) the atomic step-decoration epitaxy resulting in the
nanowire or nanodots of oxides, (3) room-temperature selective sapphire growth induced by electron beamirradiation, and (4) room-temperature epitaxy of ITO thin films on Si substrate resulting in the room-temperaturesolar cell.

Key Words : nanoscale control, epitaxial growth, oxide films, laser molecular beam epitaxy,
wonder material, room-temperature process������

����������������������������

�������������������������

��������������������������

�������������������������

�����������������������������������

���������������������������

��������������������������

��������������������������

������

�������������������������
������ ������������������������ �����������������������������

���������������������������

�����������������������������

��������������������������

��������������������������

��������������������������

�������������������������������

��������������������������

����������������������������

���������

��������������������������

����������������������������

���������������������������

��������������������������

��������������������� �������

�������������������������

����������������������������

������������������������������

����������������������������

������������������������������ ���� ����������������������

��������������������������

��������������������������� ���������������������������

�������������������������

���������������������������

�������� �������������������

��������������������� ���������
62��������������������

�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�

�
���������������������������
�����������������������
��������������������
�������������������������
�������������

���� �������������������
�����������������
�������������
���������������������������

�������������������������

����������������������������

�������������������������

���������������������������

�������������������������

��������������������������

��������������������������

�����������������������������

���������������������������

������

��������������������������

��������������������������������

��������������������������

�����������������������������������

��������������������������

�������������������������������

��������������������������

������� ��������������������

��������������������������

��������������������������

�������������������������

���������������������������

��������������������������

��������������������������

���������

��������������������������

������������������������

�������

�����������������������������

������������������������

��������������������������

��������������������������

����������������������������

���������������������������

�������������������������� ������

��������������������������� � � � � ������ � � � � � � � � � � � � � �����������������������������

������������������������������

�����������������������������

��������������������������������

�������������������������������

�������������������������

��������������������������

�������������������������

���������������������������

���������������������������

��������������������������������

��������������������������

���������������������������

�����������������������������

����������������������������

���������������������������

���������������������������

���������������������������� �����������������������

���������������������������

��������������������������

���������������������������

��������������������������

��������������������������� � ���������

����������������������������

�������������� �������������������� ������������

����������

���������������

63

吉本������������������������

����������������������������

�
SiC substrate heater
andGoniometer��������������������� �������
�

KrF excimer laser���������������

RHEED gun

RHEED screen
CCD camera
Substrate�
TargetCryo pump������ ���������������������������

UHV Chamber
CAICISS�

ChopperIon Source�
SampleDetector(MCP)

2 ~ 4 keV He+ or Ne+������� ������������������������������

���������������������������
������������������������������
����������������������������
��������������������������
���������������������������
����������������������������
���������������������������
���������������������������
����������������������������
��������������������������
����������������������������
��������������� ������� ��������������������
���������������������������
����������������������������
���������������������������
����������������������������
�������������������������� �������������������������������
��������������������������
�������������������������
�������������������������
������������������������������������
������������������������������
���������������������������
����������������������������
��������������������������
���������������� ������ ���������
�������������������������������� ������������������������������� 64����� �������������������������������
��������������������������

��������������������������
������� ������������������������
���������������������������
���������������� �������������������
�����������������������������������
���������������������������������
������������������������������
���������������������������
���������������������������
������ ������������������������
����������������������������
����������������������������
������������������������
�������������������������
�������������������������
����������������������������
���������������������������������
���������������������������
������������� ��������������������
�������������������������������������
���������������������������
������ ������� �����������������
����������������������������
���������������������������� � � � � � � ����� � � � � � � � � � � � �� ���������������������������������

�
�

�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
����

�

�

���� ��������������������
������������������������������

�������������������������������
��������������������������
����������������������������
����� ��������������������������

�
����
�

�����������������������������
������������������������������

���� ������������������������������� ���������������������������������
������
������������������������������
���������������������������
��������������������������
���������������������

������������������������

��������������
���������� ������������������
���������������������������
����������������������������
�������������������������
�����������������������������
����������������������������
��������������������������
����������

�������������������������� ����������������������������

���������� ������������������ ���������������������������������

����������������������������

���������������������������

��������������������������

�����������������������������

���������������������������

����������������������������

���������������������������������

�����������������������������������������

����������������������������

���������������������������������

��������������������������

���������������������������

�����������������������
���� �����������������������

���������������
�����������������������������

����������������������������

��������������� ����������������

�����������������������������������

��������������������������������

�����������������������������

�������������������������������

��������������������������

���������������������������

��������������������������

����������������������

�����������

�������������������������������

�

�
65

�
����������
�������������������������������
�������������������������
������������������������������
�����������������������������
�����������������������������
��������������������������
��������������������������
������������� ����������������
���������������������������
����������������������������

�������������������������������

��������������������������������
�����������������������

�������������������������
�����

�
�

���������������������������

��Si������������������� � � � � � � ���� � � � � � � � � � � � � ��������������������������������

����������������������������������

���������������������������������������

������������������������������

��������������������������

�������������������������������

���������������������� ������� ���� ������� �����

����������������������������������������

���������������������������������

��������������������������

�����������������������������������������

�������������������������

���������������������������

����������������������������

��������������������������

�������������������������������

���������������������������

�������������������������������

�������������������������������

��������������� ������������

����������������������������� � � � � � ��� � � � � � � � � � � � � � � � ����������������������������

�������������������� ������������

������������������������������

������������������������������

������� ������ ��������������������������

�������������������������

���� �����������������������

����������������������������

���������������������������

�������������������� ����������

�����������������������������������

����������������������������

���������������������� �������������

������������������� ������������

������������������������������

�������������������������

������������������������

������������������ � ���������������������������������

���������������������������������

��������������������������������

���������������������������

����������������������������� ������������������������������

������������������������ � � � � � � � � � � � ����� � �� � ����� � � � � �������������������������������

�����������������������������

���������������������������

�������������� ������������ ���������������������������������� ���� �������������������������������

��������������������������

������������������������������

��������������������������

�������� �����������������������

���������������������������

����������������������������������

�������������������������

�������������������

� 66

�
�

����
�
���� �����������������������������������������������
�������������

��������������������������
���������������
������������������������
�������������������������� � � � � � � � �� ���������������������������������
��������������������������

�����������������������������������������
����������������������������������

�����������������������������
�����������������������������
�����������������������������
����������������������������
��������������� ��������������
����������������������������
�����������������������������
�������������������� �������
�����������������������
���������������������������������������
�������������������������������
����������������������������
��������������������� ������
�����������������������������
�����������������������������
���������������������������
�������������������������
����������������������������
��������������������������
�������������������������
�������������������������
�����
�

�

���������������������������
��������������������������
��������
���������������������������
��������������������������
�������������������������
���������������������������
�������������������������
��������������������������
�����������������������������
��������������������������
�����������������������������
�������������������������
������������������������������
���������
������������������������������
������������������������������
�����������������������������
���������������������������
���������������������������
��������������������������������
������������������������
�����������������������������
��������������������������
���������������������������
������
67��������������������������

Electron beam�������������������������
�����������������������������
�������������������������

Film����������������������������

Sapphire substrate�������������������������

(a)���������������������������
��������������������������
���������������
������������������������
�������������������������
���������������������������(b)��������������������������

(c)����� ���������������������������������
�������������������������

�������������������������������
������������������������������
��������������������������

(a)

200
150
100

����������������������������
��������������������������

50���������������������������

0

50

100
150
Length [� m]

200

250

300

0

220 �m��������������������������

�������������������������

50 �m
200

400
Length [ � m]

����

�
�����

440 nm130 �m
310 nm� Height [nm]

(b)

400

100

�������������������������
�������������������������

500

200

��������������������������
���������������������������

�
130 �m

210 nm� Height [nm]250��������������������������
600

800

�
�������������������������������������
������������������������

������ �����������������������
������������������������������

�������������������������
�������������������������
��������������������������
��������������������������
���������������������������
����������������������������
���������������������

��������������������������

�������������������������

������������������������������

���������������������������

��������������������������

��������������������������

�������������������������

���������������������������

���������������������������

��������������������������

��������������������������

��������������������������

���������������������������

��������������������������

��������������������������

����������������������������

���������������������������

�������������������������

�������������������������

��������������������������

���������������

���������������������������
�����������������

� 68

�
� � � � � � � � � � � � � � � � � � � �� � ������������������������������
��������������������������
���������������������������
�������������������������
�������������������������
���������������������������
��������� �����������������������
������������������������
������������ ����������������������������������������13) Yoshida, K, Yoshimoto, M, Sasaki, K, Ohnishi, T, Ushiki, T,
Hitomi, J, Yamamoto, S, and Shigeno, M: Fabrication of a New
Substrate for Atomic Force Microscopic Observation of DNA
Molecules from an Ultrasmooth Sapphire Plate, BiophysicalJournal, vol. 74, pp.1654-1657, 1998.
14) Ebihara, K, Koshihara, S, Yoshimoto, M, Maeda, T, Ohnishi, T,
Koinuma, H, and Fujiki, M: Direct Observation of Helical
Polysilane Nano-structures, Jpn. J. Appl. Phys., vol. 36,
pp.L1211-L1213, 1997.
15) Hashimoto, Y, Mizuno, U, Matsuoka, H, Miyahara, T, Takakura,
M, Yoshimoto, M, K. Oshima, K, K. Uchimoto, K, and Matsubara,
S: Structural Studies of the Low-Valent Titanium “Solution” in
Pinacol Coupling Reaction ?, J. Am. Chem. Soc., vol. 123(7),pp.1503 – 1504, 2001.
16) Aono, M, Oshima, C, Zaima, S, Ohtani, S and Ishizawa, Y:
Quantitative Surface Atomic Geometry and Two-Dimensional
Surface Electron Distribution Analysis by a New Technique in
Low-Energy Ion Scattering, Jpn. J. Appl. Phys., vol. 20,
pp.L829L-832, 1981.

1)��� �����������������������
���pp.263- 273������1999�.

2)

Koinuma, H, Yoshimoto, M, Nagata, H and Tsukahara,
T:Fabrication and Anomalous Conducting Behavior of
Atomically Regulated (SrVO3-x/(SrTiO3-y)Superlattices, Solid
State Commun., vol. 80(1), pp. 9-13, 1991.

3)

Yoshimoto, M, Shimozono, K, Maeda, T, Ohnishi, T, Kumagai,
T, Chikyow, T, Ishiyama, O, Shinohara, M, and Koinuma, H :Room-Temperature Epitaxial Growth of CeO2 Thin Films on
Si(111) Substrates for Fabrication of Sharp Oxide/Silicon
Interface, Jpn. J. Appl. Phys.,vol. 34 , pp. L688-690, 1995.

18) Yoshimoto, M, Ohnishi, T, G-H. Lee, Sasaki, K, Maruta, H, andKoinuma, H : Atomic-scale Analysis of Laser MBE Growth of
Oxide Thin Films by In situ RHEED and CAICISS, Mat. Res.
Soc.Proc., vol. 502, pp. 227-236, 1998.

4)

Ohnishi, T, Yoshimoto, M, G-H. Lee, Maeda, T, and Koinuma, H:
Unit-cell Layer-by-layer Epitaxial Growth of BaO Thin Films
from 20 C to 600 C, J. Vacuum Science and Technology A,
vol.209, pp. 2469-2473, 1997.

19) Sakata, O, Takata, M, Suematsu, H, Matsuda, A, Akiba, S,Sasaki,
A, Yoshimoto, M: High-energy x-ray scattering in grazing
incidence from nanometer-scale oxide wires, Appl. Phys. Lett. vol.
84(21), pp. 4239-4241, 2004.

5)

Yoshimoto, M, Yoshida, K, Maruta, H, Hishitani, Y, Koinuma, H,
Nishio, S, Kakihana, M, Tachibana, T : Epitaxial DiamondGrowth on Sapphire in an Oxidizing Environment, Nature, vol.
399, pp. 340 – 342, 1999.

6)

Yoshimoto, M, Maeda, T, Shimozono, K, Koinuma, H, Shinohara,
M, Ishiyama, O and Ohtani, F: Topmost Surface Analysis of
SrTiO3(001) by Coaxial Impact-collision Ion Scattering
Spectroscopy, Appl. Phys. Lett., vol. 65[25], pp. 3197-3199, 1994.

20) Takakura, M, Miyahara, T, Tashiro, J, Sasaki, A, Furusawa, M
and Yoshimoto, M: Nano-Scale Heteroepitaxy Control of
Magnetic Oxide Thin Films on Ultra-Smooth Sapphire Substrates,
Mat. Res. Soc. Proc. ('00 Fall Meeting, Boston),vol.648, pp.
P6.5.1- P6.5.6., 2001 .

7)

Yoshimoto, M, Mizuno, K and Miyahara, T: Atomic-scale
Control of Oxide Substrate Surface/Termination and Novel
Heteroepitaxial Growth, Mat. Res. Soc. Proc. of Symp."Substrate
Engineering- Paving the way to Epitaxy"('99 Fall Meeting,
Boston) vol. 587, pp. O3.1.1- 1.12., 2000.

22) Chikyow, T, Tye, L, El-Marsy, N.A and Bedair, S.M: Reaction
and regrowth control of CeO2 on Si(111) surface for the siliconon-insulator structure, Appl. Phys. Lett., vol.65, pp.1030-1032,
1994.

8)

Yoshimoto, M, Maeda, T, Ohnishi, T, Koinuma, H, Ishiyama, O,
Shinohara, M, Kubo, M, Miura, R, and Miyamoto, A: Atomic
Scale Formation of Ultra-Smooth Surfaces on Sapphire Substrates
for High-Quality Thin Film Fabrication, Appl. Phys. Lett., vol. 67,
pp.2615- 2617, 1995.

23) Furusawa. M, Tashiro, J, Sasaki, A, Nakajima, K,Takakura, M,
Chikyow, T, Ahmet, P, and Yoshimoto, M, In situ analysis of
Room-temperature Epitaxial Growth of CeO2 Ultrathin Films on
Si(111) by CAICISS, Appl. Phys. Lett., vol. 78, pp.1838 – 1840,
2001.

9)

Maeda, T, Yoshimoto, M, Ohinishi, T, G-H. Lee, and Koinuma,
H: Orientation Defined Molecular Layer Epitaxy of �-Al2O3 Thin
Films, J. Cryst. Growth, vol. 177, pp. 95 –101, 1997.

24) Moon, B. K, Ishiwara, H, Tokumitsu, E and Yoshimoto,
M:Characteristics of Frroelectric Pb(Zr,Ti)O3 Films Epitaxially
Grown on CeO2(111)/Si(111) Substrates, Thin Solid Films, vol.
385, pp. 307 – 310, 2001.

10) ��� 3015261�������������������
���������� 11 � 12 ��.
11) Ohnishi, T, Takahashi,,K, Nakayama, J, Kawasaki, M, Yoshimoto,
M and Koinuma, H: A-site Layer Terminated Perovskite
Substrate: NdGaO3, Appl. Phys. Lett., vol. 74, pp.2531 – 2533,
1999 .
12) Ohnishi, T, Ohtomo, A, Kawasaki, M, Takahashi, K, Yoshimoto,M, and Koinuma, H: Determination of Surface Polarity of c-Axis
Oriented ZnO Films by Coaxial Impact-Collision Ion Scattering
Spectroscopy, Appl. Phys. Lett., vol. 72, pp.824-826, 1998.

�17) Iwahori, K, Watanabe, S, Kawai, M, Mizuno, K, Sasaki, K, andYoshimoto, M: Nanoscale Compsotion Analysis of Atomically
Flat SrTiO3(001) by Friction Force Microscope, J. Appl. Phys.,vol.88, pp.7099-7103, 2000.

21) Tian, Y. J, Linzen, S, Schmidl, F, Matthes. A, Schneidewind, H,
and Seidel, P: On ageing and critical thickness of YBa2Cu3O7
films on Si with CeO2/YSZ buffer layers, Thin Solid Films, vol.
338, pp.224-230, 1999.

25) Tashiro, J, Sasaki, A, Akiba, Satoh, S, Watanabe, T, Funakubo, H,
and Yoshimoto, M: Room-temperature epitaxial growth of indium
tin oxide thin films on Si substrates with an epitaxial CeO2
ultrathin buffer, Thin Solid Films, vol. 415, pp. 272-275, 2002.
26) Sasaki, A, Isa, H, Liu, J and Yoshimoto, M: Fabrication of Micropatterns on Sapphire Substrates via Room-Temperature Selective
Homoepitaxial Growth Induced by Electron Beam Irradiation, Jpn.
J. Appl. Phys., vol. 41 pp.6534-6535, 2002.

69

���������������������
���������������
Flux-mediated epitaxy: new approach in vapor phase epitaxy to single
crystal quality of complex oxide films����� �������
����� ������������������������������
���������� � � � � � ������ � � � � � ������� � � �� � ��We propose a new approach, flux-mediated epitaxy (FME) to single crystal quality of complex oxide thin films invapor phase epitaxy. The key is a flux, which is frequently used in bulk process for lowering a process temperatureand suppressing incongruent melt. The successful application of the flux to the bulk single crystal growth allows us to
expect a similar benefit even in the case of vapor phase epitaxy. In this paper, We discuss on the capability of thisnew concept ’FME’ for controlling phases and crystallinity of the complex oxide films, showing some examples suchas optical, ferromagnetic and ferroelectric oxide and high-Tc superconductor, together with the future scope of its
combinatorial application.

Key Words: Oxide thin film, Pulsed laser deposition, flux, combinatorial technology, single crystal�������

������������������������� ��������������������������

���������������

�������������������������� �������������������������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �����������������������������

��������������� �������������������

��������������������������

�������������������������

��������������������������

����������������������������

�����������������������������

���������������������������

���������������������������

��������������������������

�������������������������

�������������������������

������������������������

��������������������������� �������������������������

���������������������������

���������������������������

��������������������������

�������������������������

��������������������������

��������������������������

��������������������������

����������������������������

���������������������������

���������������������������

�������������������������
������������������������������

�������������������

�������������������������� �������������������������

�����������������������

��������������������������� �������������������������

��������������������������

�������������������������

��������������������������

��������������������������� � � � � � � � � � � � � � � � � ���������������������������

���������������������������������

��������������������������

��������������������������������

�������������������������

�������������������������

70

�

�
���� ������������������ ����������������������� ��������������

������������������

松本������������������� �������� �������� �� � � �������������������

����������������

�������������������������

������������������������������

������������������������������

�������������������������������

��������������������������

����������������������������

���������������������������� � � � ���� � � � � � � � � � � � � � � � � ������������������������������

������� ������������������������

���������������������������

���������������������������

�������������������������

������������������������������

���������������������������

��������������������������

�������������������� �������

�����������������������

�������������������������������� �����������������������������

����������� � � � � ��� � ��� � � � � � � � � ����������������������������

������������� ����������������������

������������������������������

��������������������������

��������������������������������

����������������������������

��������������������������� ��������������������������

�����������������������������

������������������������������������

���������������������������

��������������������������

������������������������������

�������������������������

�������������������������

������������������������������

�����������������

����������������������������� ������

�
71

�

�������� ����� ���������������

�����������������������������������������
���������������������������������

�������������������������������� � � � ���� � � � � � � � ��� � � � � � � � � ������������������
������������������������
����������������������������
�������������������������
���������������������������
�������������������������
��������������������������
��������������������������
�������������������������� �� ��������������������������
���������������������������
��������������������������
�������������������������������
�����������������������������
��������������������������
����������������������������
���������������������������
����������������������������
��������������������������
�����������������������������
���������������������������
����������������������������
���������������������������
���������������

�������������������������������
��������������������������
�������������������������������
���������������������������
������������������������������
���������������������������
������������������� ���������������������������
���������������������������
��������������������������
����������������������������
��������������������������
�����������������������������
��������������������������
����������������������������
��������������������������
������������������������
���������������������������
������������������������������
�����������������������������������
������������������������������
��������������������������
��������������������������
�������������������������������� ����������������������

�������������������������������� ���������������������

���������������������

��������������������������

������������������ ����� ������ ����������������� ������

72��������������������������

�������������������������������� ��������������������������

����������������������������

����������������������������

�����������������������������

���������������������������

���������������������������

���������������������������

�����������������������������

����������������������������

�������������������� �����������

��������������������������

������������������������������

���������������������������

���������������������������

����������������������������

������������ ���������������������������
���������������������������

�������

���������������������������� �������������������������

����������������������������

��������������������������

��������������������������

���������������������������

���������������������������

��������������������������

����������������������������

���������������������������

����������������

���������������������������� �������������������� ������������

��������������������������

�����������������������������

���������������������������

������������������������������

��������������������������

��������������������������

��������������������

�������������������������������� �������������������������

�����������������������������

���������������������������

������� ���������������������

����������������������

���������������������������

����������������������������������
���������������������������
���������������������������

����
����

����

1)

A. Ishizaka, Advances in Colloid and Interface Science,
71-72 (1997) 165-182

2)

P. S. Cremer, and Somorjai, J. Am. Chem. Soc. 118 (1996)
2942-2949

3)

M. Yoshimura, H. Furuya, T. Kobayashi, K. Murase, Y.
Mori and T. Sasaki, Opt. Lett. 24 (1999) 193

4)

T.-W. Kim, N. Arai, Y. Matsumoto, M. Yoshimura, H.
Furuya, Y. Mori, T. Sasaki and H. Koinuma, J. Cryst.
Growth 229 (2001) 208-211

5)

I. Ohkubo, Y. Matsumoto, K. Ueno, T. Chikyow, M.
Kawasaki and H. Koinuma, J. Cryst. Growth. 247 (2003)
105-109

6)

R. S. Wagner and W. C. Ellis, Appl. Phys. Lett. 4 (1964) 89

7)

M. Copel, and R. M. Tromp, Phys. Rev. Lett. 63 (1989) 632

8)

Y. Matsumoto, R. Takahashi and H. Koinuma, J. Cryst.
Growth. Submitted.

9)K. S. Yun, B. D. Choi, Y. Matsumoto, J. H. Song, N. Kand,
T. Itoh, M. Kawasaki and H. Koinuma, Appl. Phys. Lett. 80(2001) 61

10) R. Takahashi, H. Kubota, M. Murakami, Y. Yamamoto, Y.
Matsumoto and H. Koinuma, J. Combi. Chem. 6 (2004)
50-53
���� ����������������������������
���������������������������������
�����������

��� R. Takahashi, T. Tanigawa, Y. Yamamoto, Y. Yonezawa, Y.
Matsumoto, H. Koinuma, MRS Fall meeting proceedings
804 (2004) J9.21.1-6�
73

�

�
�

������� ������������������Giant Particle Size Effect-Peculiar Phenomena in Dielectric Crystals��� ���� ��� ���� ��� ���� ������
�����������������������������������������������������������
1��������������2������������3���������������4���

Extremely large particle-size effect was found in several dielectric crystals. In the case of III-IV phase transition of
CsZnPO4 (CZP), it was not observed for single crystals smaller than 0.1 mm, while the larger crystals than 0.25 mmshowed the structural phase transition at 220 K. The thermodynamic studies were made by high-percision adiabatic
calorimetry, and by high-energy synchrotron-radiation X-ray diffractometry at SPring-8. The anomaly due to thephase transition could be seen in the the heat capacity curve, and the structural change was detected in the diffracton
data. The mechanism of the phase transition was discussed.

Key Words : Giant particle size effect, Dielectric crystals, Phase transition, Heat capaciy, X-ray
diffraction by synchrotron radiation������� �������������������������
����������������������������
������������������������������
���������������������������
���������������������������
��������������������������
������ �����������������������

���������������������������
��������������������������
��������������������������

����������������������������

��������������������������
��������������������������
���������������������������
��������������������� �������
������������������������������
���������������������������
���������������������������� ������������������������������ �������������������������������
��������������������������
��������������������������
��������������������������
�������������������
����������������������������

� �
74

�

�
��������������������������������

���������������� ������������

��������������������������

�����������������������������

��������������������������

������������� �� �����������

������������������������������

�������������������������

��������������������������

��������������������� ���������

���������������������������

��������������������������

����������������������� ������

���������������� ��������������

�������������������������

���������������������������

���������������������������

��������������������������

��������������������������

���������������������������

��������������������������

���������������������������

��������������������������

��������������������������

����������������������������

���������������������������

�������������������������

�����������������������������

�������

������������������������������ �������������������������

���������������������������

����������������������������

���������������� ����������������

��������������������������

���������������������������

�������������������������

����������������������������

�������

���������������������������
�������BZG�������������CZP�������������� ��������������������������������

���BZG��������������������

���������������������������

��AZnPO4 �������������������
��������7-9)��

���������������� ���������������������������
�����������������������������
��������������������������
�����������������������������
��������������������������
���������

�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�

����������������������������

���������������������������������

75

�

阿竹

�������������������������

��������������������������

��������� ������������������������

��������������������������

��������������������������

����������������������������

����������������������������� � ����������������������

����������������������������

�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�

����������������������������
�������������

�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�

†
†

������������������������������
���������������� � ������������������������

���������������������������
����������������������������
��������������������������
��������������������������
��������������������������

Cp / JK-1mol-1

120(a) Tr = 200 K

0h
24 h
72 h

115

110

200
120

Cp / JK-1mol -1

�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�

115

210 T / K 220

0h
12 h
24 h
72 h
120 h

230

(b) Tr= 195 K

110

200

210

T /K

220

230

��������������������������

������������������� ���������

�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�

����������������������������
���������������������������
��������������������������
�����������
�������������������������
��������������������������
��������������������������
�������������������������
��������������������������
��������������������������

������������������������������

���������������������������
76

�

�
�

�������������������������

�������CsZnPO4�������������

���������������������������

��������������������������

���������������������������

��������������������������

�������������������������

��������������������������

���������������������������

��������������������������

��������������������������

����������-9����������������

���������������������������

������������������������������

�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�

��������������������CsZnPO4 ��������������������������������
����������������������������
���������������������������
��������������������������
��������������10)������������

�
����
1)

S. Aoyagi, Y. Kuroiwa, A. Sawada, I. Yamashita and T.
Atake: Composite Structure of BaTiO3 Nanoparticle
Investigated by SR X-ray Diffraction, J. Phys. Soc. Jpn.
Vol. 71, pp. 1218-1221 (2002).

2)

Y. Fukui, S. Izumisawa, T. Atake, A. Hamano, T.
Shirakami and H. Ikawa: Effects of Heat Treatment on the
Phase Transitions in BaTiO3 Fine Particles, Ferroelectrics
Vol. 203, pp. 227-239 (1997).

3)

N. Inoue, H. Abe, I. Yamashita, H. Kawaji and T. Atake(unpublished).

4)

A. Hamano, T. Atake and Y. Saito: Thermodynamic
Studies of Successive Phase Transitons in BaZnGeO4 anda New Solid Phase below 186.1 K, Appl. Phys. A Vol. 49,
pp.91-94 (1989).

5)

N. Yamamoto, M. Kikuchi, T. Atake, A. Hamano and Y.
Saito: Incommensurate-Commensurate Phase Transitionof BaGeZnO4 Studied by Electron Microscopy andDiffraction, J. Phys. Soc. Jpn. Vol. 61, pp. 3178-3188(1992).

6)

S. Takai, A. Hamano, T. Atake, N. Ishizawa and F.
Marumo: X-ray Diffraction Study on Phase Relation of
BaZnGeO4, Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 32, pp. 4635-4640(1993).

7)

I. Yamashita, T. Tojo, H. Kawaji and T. Atake: Thermal
Studies of the IV-III Phase Transition in CsZnPO4, Phys.
Rev. B Vol. 65, 212104 pp. 1-4 (2002).

8)

I. Yamashita, H. Kawaji, T. Atake, Y. Kuroiwa and A.
Sawada: Order-disorder Mechanism of the I-II Phase
Transition in CsZnPO4, Phys. Rev. B Vol. 67, 014104 pp.
1-6 (2003).

9)

I. Yamashita, H. Kawaji, T. Atake, Y. Kuroiwa and A.
Sawada: Particle-size Effects on the III-IV Phase
Transition in CsZnPO4, Phys. Rev. B Vol. 68, 092104 pp.
1-4 (2003).

����������������

��������������������������
�������������������������
���������������������������
�������������������������
��������������������������
������������������

�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
� � �������������������������

��������
� CsZnPO4������������������������
���������������������������
���������������������������

10) I. Yamashita, H. Kawaji and T. Atake (unpublished).
77

�

�
�

��������������
Why is the materials dynamics required?
���� ���
����������������
������������ ���

The materials dynamics is required and currently becomes important for the basic science and nanotechnology. Fromthe point of view of a shock-wave researcher, this review describes the reason and the background on the basis of thecomparison between static and shock high-pressure experimental data, especially related to elastic properties andheat-transport phenomena. The fundamental aspect, research tools, and the future of the materials dynamics are also
described.

Key Words : Materials dynamics, shock wave, high pressure, shock compression, elasticity,heat transport, laser shock, gas gun������

���������������������������

�����������������������

�������������������������

���������������������������

���������������������������

����������������������������

������

���������������������������

������������������������

����������������������������

�������������������������

���������������������������

�������������������������

�����������������������

��������������������������

��������������������������

��������������������������

���������������������������

���������������������������

����������������������������

��������������������������

����������������������

������
������������������������
��������������������������

����������������

�������������������������

�������������(��)��������

��������������������������

��������������������������

���������������������������

��������������������������

���������������������������

�����������������������������

��������������������������

��������������������������

��������������X������������

��������������������������

������������������X��������

��������������������������

�����LiF�������������������

������������������

��������������������������

��������������������������

�������X�����������������

�������������������������

��������������������������

�������������������������

��������������������������

�������������������������

���������������������������

���� ����������������������

��������������������������
78���������������������������

��������������������������

���������������������������

�����������������������������

�������������������������

�������������������������

��������������������������

���������������������������

��������������������������

���������������������������

���������������������������
���������������������������
��������������������������

�����������������

�����������������������

�������������������������
��������������������������

�����������

��������������������������

���������������������������

��������������������������

�������������������������

����������������� ���������

�������������������������

���������������������������

���������������������������

��������������������������

�������������������������

���������������������������

�������������������������

��������������������������

����������������������������

�������������

��������������������������
���������������������������
���������������������������
��������������������������
�������������������������
����������������
�������������������������
���������������������������
���������������������������
���������������������������

近藤��������������������������
�������

�������������
��������������������������

��������������������������

������������������������

��������������������������
��������������������������

�������������������������

�����������������HEL�������

�������������������������

����������������������8.8GPa����������������������������

���������������������12-15GPa��������������������������

�������������������

��������������������������

������������������������

��������������������������

��������������������������

��������������������������

��������������������������

���� ����������������������

�������������������������

���������������������������

��������������������������

��������������������������

�������������������������

���������������������������

���������������������������

��������������������������

�

79

s
/U

��������������������������

��������������������������

���������������������������

��������������������������

��������������

���������������������������
��������������������������

/��������������������������

U���������� �������������������������
��������������������������
��������������������������
��������������������������
��������������������������
��������������������������
��������������������������
���������������������������
���������������������������
�������������������������
�������������������������

���������������������������

�������������������������
���������
��������SiO4 ���������������

������������

����������������������������� �������������������������

�����SiO4 ������������������

��������������������������

��������������������������

��������������������������

��������������������������

��������������������������

����������������������120���������������������������

�180������������������144������������������������������

��������������������������

��������������������������

��������������������������

��������������������������

���������������������������

��������

���������������������������

�������������������������

��������������������������

��������������������������

���������������������������

��������������������������

��������������������������

��������������������������

�������������������������

��������������������������

�������������������������

�������������������������

�������������������������

���������������������������

��������������������������

��������������������������

���������������������������

��������������������������

���������������������������

��������������������������

��������������������������

���������������������������

���������������������������

��������������������������

�������������������

�������������������������

������������

��������������������������� �������������������������

��������������������������

��������������������������

������
�������������������������

���������������������������

��������������������������
80

�

/
sU

����������
��t = � / 4Ds
2���������������������������
�������

(1)(2���������������������������

�������������������������������
/���D���������

��������������������������

U��������������������������

�������������������������

���m�������������Us����� ������

��������������������������

�����������

��������������������������

���m = �• / Us��������������������������

(2)����������������������������c����������������������������

���������

��������������������������

��c• •= 4D• / Us�������������������������

(3)�����������������������������

������������������������

���������� ������������������

�������������������������

�����������������������������

��������������������������

��������������������������

����������������������������

�����������������������������

��������������������������

�������������������������

��������������

��������������������������

������������������������

����������������������������

�������������������������

���������������������������

��������������������������

���������������������������

��������������������������

�������������������������

��������������������������

��������������������������

���������������������������

�������������������������

�������������������������

������������

��������������
������������������������
���������������������������

��������������������

��������������������������

�������������������������

����������������������������

��������������������������

���������������������������

�������������������������

���������������������������

����������������������������

��������������������������

��������������������������

�����������������������������

���������������������������

���������������������������

��������������������������

����������������������������

��������������������������

��������������������������

��������������������������

��������������������������

�����������

���������������������������

�������������������������

��������������������������������

��������������������������

��������������������������

�������������������������

�������������������������

����������������������������

�������������������������

��������������������������

��������������������������

�������������������������

���������������������������

�������������������������

��������������������������

��������������������������

��������������������������

���������������������������

��������������������������

��������������������

�

81��������������
������������������������
��������������������������
���������������������������
���������������������������
�������������������������
���������������������������
� �

ms

�s

ns

ps

fs

as

��
m

���� �������������

mm� � � � � � ���������

��(����)

��������������������������� � � � � � � � �������
�mnm� � � � ��� � � �������

���������������������������� � � � � � � � � � � � �������

���������������������������� � � � � � � � � � � �����������

�������������������������� � � � � � � � � � ������������
pm������������������������������ � � � � � � � � ����������������������������

���������������������������

���������������������������

������

�������������������������

������������������������

��������������������������

��������������������������

����������������������

���������������������������

�������������������������

���������������������������

��������������������������

�������������������������

�������������������������

��������������������������

�������������������������

�����������������

�������������������������

�
�
����

���������������������������
�������������������������
�������������������������

����� ������� ��� ���� ���� ��� ��������� ���������� ���������
���������������������������������������������������������
������������������������������������

����� ������ ���� ��� ������� ������������ ����������������
�������� ��������� ��� �� ������ ����������� �������� �����������������������������������

�������� ������������������� ����������������������������
��������������������������

����������
��������������������������
����������������������������
��������������������������
���������������������������
�������������������������
�����������������������������
��������������
������������������������
�������������������������� �� ����������������������������
����������������������������
��������������������������
��������������������������
��������������������������
���������������������������
82

�

�
�

���������������
��������� �����������
Soft Phonon Mode
- X-Ray Thermal Diffuse Scattering for 1T-TaS2 ������ ������
��������������������������������
������������������� �������������������

We have studied the dispersion curves of phonons by means of synchrotron x-ray thermal diffuse scattering (TDS),
which relates quantitatively to the frequency and wavelength of traveling elastic waves in a crystal and gives thephonon dispersion curves. The TDS intensity of the incommensurate phase was measured at the BL-10A station of
Photon Factory. A single crystal of 1T-TaS2 synthesized by the chemical vapor-transport method was mounted witha small furnace in a vertical-type four-circle diffractometer. A satellite reflection was observed at q = 0.28a* + c*/3.
The TDS intensity around the 1 -1 0 reciprocal lattice point was measured within the temperature range between 300
and 460 K. The thermal vibration of the lattice can be described by a linear superposition of elastic waves. Leastsquares analyses in terms of lattice dynamics yielded the dispersion curves of phonons, which revealed the Kohn
anomaly both in the longitudinal acoustic (LA) and transverse acoustic (TA//) modes. It is suggested that the rotationof the ordering vector in the nearly commensurate phase at low temperature is triggered by the softened (TA//) modes.

Key Words : 1T-TaS2, charge density wave, x-ray thermal diffuse scattering, soft phonon mode������� ����������������������� �������������������������

�������������������������

��������������������������

�������������������������Chiang������������������������

�������Advanced Photon Source (APS) �����

����������������������������

���Si, Nb, TiSe2��������������������

������������������������meV�� �������������������� �������1T-�������������������������TaS2 ��������CDW��������������

���������������������������

���������������CDW���������

��������������������������

���������CDW��������������

�������������������������

��������������������������

��������������������������

������Peierls����������������

�����������������

���������������������� ������������������������

��������������������������

���������������������������

��1T-TaS2

���������TDS�������������������� ���������������IV, V, VI������
���M������X����MX2���������

��������������������Cu, Al, NaCl����������������

���M������������X����������

keV�������������������������

����������������������������

��������������������������

��������������������������

����������������� �����������

�������CDW��������������

��������

������������������������������

83

�

佐々木

������

���������������������
� 1T-TaS2�����������������CDW���������������������������

������������ �����������������

���������������������������

� 1T-TaS2����������������������

���������������������������

�������120������������CDW��������� �(q) �� q = 2kF �������CDW��������������� Incommensurate�������

����������������APW��������

������������� q = 0.28a� ���������

�����������������

���hk��h k l���������������������

�
�
�
�
�
�
�
�
�

���������������� 0.28a� �������� � � � � � � � � � � � � � ��� � Nearly commensurate
CDW����������� q = 0.245a� + 0.068b* ���������������������������
Commensurate CDW���� (a�+ b*)/ � 13������
�������

�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�

����������������������������

�� CDW�����������������������
������������1T-TaS2 ����������
��������Normal��T = 540 K�� Incommensurate
CDW����T = 350 K�Nearly commensurate CDW����T = 190 K�Commensurate CDW��������
�����Incommensurate CDW������������
��������������������������

������������������� ����������� �����������������������Commensurate�CDW�����������

�������

� 1T-TaS2�Commensurate CDW�����������
���������������������������� �����������������5�5�0.2 mm3 ���������������12��������Nearly

1T-TaS2�������������������������

commensurate CDW�������������CDW������������������AFC-7R������

���������������������12�����

������������a = 3.36 Å, c = 5.89 Å����� � � � � � � � � � � � � � � � � � T = 190 K �������P -3 m 1 (No. 164)������

Commensurate CDW��������� �����Photon Factory�������BL-10A���

�
�
�
�

Si(111)�����������1.39 Å��������
��������������������������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ��
84

�

�
Incommensurate���Nearly commensurate������

�������������Incommensurate ���Nearly�����440 K��300 K�������0.12�0.12 mm2commensurate �����������������12��������������TDS������������

���������������

����������������������He�������������������� 1 cps �������
�����������

�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�

�
����������������

������� � � � � � � � � � � � � � � � � � ��� ����Born and von Karman���������TDS� �������1 -1 0 ���������������

��������momentum transfer���������

��Incommensurate����������

���������������ITDS(q) ��������

�������Fj (q) ���

K = [1 -1 0] + q
q = 0.28 a* + c*/3

(1)���������������K��������q�
momentum transfer���������Bragg�������
��������������������������
����������TDS��������������
���������'-M'����TDS�������

������������������n���������Ta������S������j����������������
���������������������������
������������� ����TDS������������������
���������������������������
���������qx = 0.28������������
�LA�����b* ��������TA//�����������

����������������������LA����������������� ��� ���������qx = 0.28������������������� �������������������������

����������LA��������������

���������350 K��������������

����

�

85

�

�������'-K'-K'�����������������

������������������������

������������������

�������������TDS� �������������� �����������������
����� ������������������������� �����������Incommensurate�������

���������������������������������

�������������������������

���������������

��������������T = 300 K��������� ���Incommensurate�������T = 360 K����������Nearly commensurate �����������

�����������������'-K'-K'��LA�������������Incommensurate���������

������������LA����qx = 0.28�����

����������������Nearly commensurate������������Incommensurate��������
�����������������qx = 0.28������

����300 K���������������LA����

K'��������������������������'-TA// ������������������������qx =K'-K'��TA//�����������������11��

0.28 ����LA�������������������
������������������LA���������

��TA//������'��������0.28a*������� � � � � � � � � � � � � � � � LA � � � ���������������Incommensurate�����

Incommensurate��������������������

���������������������������

��������������������������������TA//����T = 200 K���Commensurate������������������������������
��������

��������'-K'-K'�������������������� ��������������������������
�������������������qx = 0.28����
LA��������������������TA//����������� �������������������
��������������� �����

��������������������������

��
86�����TDS�������������������
���������������������

�

�
�

� �������������������������
���������������������������� �����������������������������������������
���������������������������
�����������������������������
���������������������������
������������������������������ �������������������������� �������� � � � � � �� � � � � � �������������� � � � �������
������������� �������������������
�������������

�� ��������������������������
������������������������
�����������

���������� ����� �����������������
�������������������������
��������������������

�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
������������������������������

������������������������
�������������� ����������������������������
�� q = 2kF� ������������������������

�

�-M-K ����������������������
�������������� qmin �� q �����������
���������������������������

�
�
�
�
�

��������������������������
�����������������Incommensurate����Nearly commensurate ��������������
����������������
���������������������������������
��������������� ����������� ���������� �-M-K ��� q = 2kF� �������
������Incommensurate��Nearly commensurate �����������������LA����TA//������

����������������������'-M'-K' �������� � � � � � ������� � � � � � � � � � � � � � �����������������������������

������������������������ ������������� �����
��������������������������
������������������������������
�������

�

87�������������������Ta��������
���������LA�����������������
�����Incommensurate CDW �����������
TA//�������������������������
�����������CDW�������������
�������Commensurate CDW ���������
����������������������������
���Mattheiss�������������������
������������������������ �����������������������������������

1T-TaS2���������������������� �������������LA����TA//�������

������������������������������C����������������������

��������������������������

Incommensurate������������������

Photon Factory�PAC���2001G048���������

��������Nearly commensurate ��������

��������������������

�������������������������

�
�
����

�����

�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
������'-K'-M'������������ �����
�����������

�
�
�
����

Waller, I., Z. Physik, 51, 213 (1928).

2)

Laval, J., C. R. Hebd. Seances Acad. Sei., 207, 169 (1938).

3)

Born, M. and Begbic, G.H., Proc. Rpy. Soc. (London),A188, 179 (1946).

4)

Jacobsn, E.H., Phys. Rev., 97, 654 (1955).

5)

Walker, C.B., Phys. Rev., 103, 547 (1956).

6)

Buyers, W.J.L. and Smith, T., Phys. Rev., 150, 758 (1966).

7)

Holt, M., Wu, Z., Hong, H., Zschack, P., Jemian, P.,
Tischler, J., Chen, H., and Chiang, T.-C., Phys. Rev. Lett.,
83, 3317 (1999).

8)

Holt, M., Czoschke, P., Hong, H., Zschack, P., Birnbaum,
H.K. and Chiang, T.-C., Phys. Rev. B, 66, 064303 (2002).

9)

Holt, M., Zschack, P., Hong, H., Chou, M.Y. and Chiang,
T.-C., Phys. Rev. Lett., 86, 3799 (2001).

10) Wilson, J.A., DiSalvo and Mahjan S.., Phys. Rev. Lett., 32,
882 (1974).
11) Mattheiss, L.F., Phys. Rev. B, 8, 3719 (1973).
12) Scruby, C.B., Williams, P.M. and Parry, G.S., Phil. Mag.,31, 255 (1975).

� ������T = 350 K���������������������
�������������������������

13) Endo, T., Nakao, S., Yamaguchi, W. Hasegawa, T. andKitazawa, K., Solid State Commun., 116, 47 (2000).

��������������������������
�����������������TDS�������

14) Ziebeck, K.R.A., Dorner, B., Stirling, W.G. and
Schollhorn, R., J. Phys. F, 7, 1139 (1977).

�������������������������
���������������������������

15) Williams, P.M., Parry G.S. and Scruby, C.B., Phil. Mag.,29, 695 (1974).

������ ����������������������� �� �����
�����LA����TA//����������������

88

1)

�

�
�

�������������������������
Thermodynamic Study of the Formation and Growthof Ferroelectric Nanoregion in Relaxor Ferroelectrics
�

�

�

�

���� �� ���� �� ���� �� ���� ���������������������������������������������������������������
��������������������������������������������������

The mechanism of the characteristic dielectric response in lead-based complex perovskite relaxors is investigatedfrom a thermodynamic point of view. The heat capacity anomaly of typical lead-based complex perovskite relaxors
Pb(Mg1/3Nb2/3)O3 and Pb(Mg1/3Ta2/3)O3 found in a very wide temperature range around room temperature wasdiscussed in terms of the formation and growth of ferroelectric nanoregions in a paraelectric matrix. The changes in
the ferroelectric phase transition behavior of Pb(Sc1/2Ta1/2)O3 were also systematically studied with respect tochanges in the degree of B-site cation ordering.

Key Words : Relaxor, Ferroelectric nanoregion, Perovskite, Heat capacity, Phase transition

�''������������������������������ �������������������������

��������������������������

��������������������������

���������������������������

�������������������������

�������������������������

��������������������������������

��������������������������

���������������������������

����������������������������

����������������'�''������������

��������������������������

��������������������������

���������������

���������������������������� �������������������������

�������������������������

�������������������������

�����������������������������

��������������������������

��������������������������

��������������������������

��������������������������

��������������������������

��������������������������

��������������������������

�������������������������

��������������������������

��������������������������

��������������������������

����������������������

����������������� ����� ������� �������������������'�''��� �����

����������������������������

�����������������'��''����������

�������������������������

�������'���� �''�����������������������
���������������������������
��������������������������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � ��� � � � � � � � � � � � ��������������������� ������������������������ ������� �� ���������
������������������������������ � � � � � �' � �'' � ��� � � � � � � � � � ����'������Pb(Mg1/3Nb2/3)O3 � Pb(Mg1/3Ta2/3)O3 ������
��������
��������������������������
��������������������������
����������������������������
�����������������������������

89

川路������

�������������������������������
�������������� ��� ������������
������������������� � ����������
��������������������������
������

���������������������� �����

������������������������������
�����������������������������
���������� ������ ������ �����������������
������� ������������� ����������� �����������
������������������������������ ������ ����� �����������������������������
���������������������������
�������������������������

15���������� ������������������
��������������������� ��������

��������

�', �" / 103�����������������������������

PMN

10

�����������������������������������
������������������������ ������

�'� �����������������������������
��������������������������

1 kHz to 1 MHz000���������������������������

PMT

5

1

���������������������������

1 kHz to 1 MHz

�"

PMT

PMN
1 kHz to 1 MHz

1 kHz to 1 MHz

100

200

300

400

T/K

��������������������� ������ ������
����������������� ������������ ������ ��� ��� �����

���� ������������������������
������������������������������
��������������������������

150���������������������������

15R ~ 124.72 JK-1mol -1

��������������������������
��������������������������
����������������������������
���������������������������
�������������������������

Cp / JK-1mol-1������������������������������

100

50
PMN
PMT

�����������������������������
�������������������������
�����������������������������
��������������������������

0
0

100

200
T/K

300

400

�������������������������
���������������������������� ������ ��� ��� �����

���� ������������������������
���������������������������

���������� ���������������������

������������ ����������������

��������������������������

��������������������������

����������������������������

�������������������������

����������������������� ������������������������������

���������������������������

90�
�������������������������

700��������������������������
�������������� �D �����

� T � �D T x e�� �
C v � 3nR��
dx�
2
ex �1
� �D � 0
4

�

600

x

�

��������������������������
������������ �D �������������

PMT

500

�D / K

3

Ba(Mg 1/3Ta2/3)O3 (BMT)

PMN

400
300

����� �D �������������������

������������� �D ������������

200��������������������� �D ��

0��������������� �D ���������

100��������������������������������������

200
T/K

300

400

� ������ ��� ��� �������

��������������������������
�������������������������

��������������������������

15

�' / 103����������������������������
����������������������� �D ����������������������������
���� ��� ���� ��������������������
���������������������������
������������� ����������������

-1

�Cp / JK mol����������������������������� ��������������� ������������� �D-1����������������������������

�'

10
5

PMN
PMT

0
6
4

PMN

PMT

�Cp

2
0
0

���������������������������

100

200
300
T/K

400

500

� ������ ��� ��� �����������

������������������ ����������
��������������������������������
��������������������������������
�����������������������������

PMN

0.2

���� ������������������������
���������������������������
����������������������������

ratio��������������������������

PMT

0.1

�S/Rln8
VFNR/V�S/Rln8�������������� ���������������������
��������������������������
��������������������������
����������������������������
���������������������������

0
0

100

200

300 400
T/K

500

600

��������������������������
���������������������� ������
������������������������������ ��� ��� ��� ��� ���� ��� ��������� � ������ ����� � ��������������

��������������������������
�������������� � �����������������������������

�������������������������������

���������������������������

��������������������������

�����������������������������

������������������� ����������

�����������������������������

��������������������������������

91�
�� Pb(Sc1/2Ta1/2)O3 ��������������
������������

150

15

���������������������������� �� �����������������������
��������������������������
���������������������������

Cp / JK-1mol-1

� ���������������� ��������������������

100

10
�'

50

5

1 kHz to 1 MHz���������������������������

�' / 103

Cp������ ������ ������������������

00�������������� ����������������
�������������� ��������������
�������������������������

100

200
T/K

300

400

0

� ������� ��� ���������

��������������������������
���������������������������

150��������������������������

15����������������������������

100�������������������������
��������������������� �D �������������������������������

10
�'

50

5

1 kHz to 1 MHz���������������������������
������������ ���������������

00���������������������������

100���������������������������
���������������������������

200
T/K

300

400

� ������� ��� ���������

���������������������������
������������������������
����������������������������

600������������������������������������
�������������������������
����������������������������
�������������������������
���������������������������

�D / K����������������������������

400

200

�������������������������
����������������������������
���������������������������
��������������������������

0
0

100

200
T/K

300

400

�������������������������
���������������������������
��������������������������
��������������������������
��������������������������
��������������������������
��������������������������
����������������

92

� ������� ��� ������� ��� �������

0

�' / 103

Cp / JK-1mol-1

Cp���������������������������

�
�����
� �����������������������������
���������������������������
���������������������������
��������������������������
���������������������������
��������������������������
��������������������������������
���������������������������
����������������������������
��������������������������
�������������

�
����
1)

Cross, L. E.: Ferroelectrics 76, 241, 1987.

2)

Smolenskii, G. A., Isupov, V. A., Agranovskaya, A. I.
and Popov, S. N.: Sov. Phys. –Solid State 2, 2584, 1961.

3)

Randall, C. A. and Bhalla, A. S.: J. Appl. Phys. 29, 327(1990).

4)

Cross, L. E.: Ferroelectrics 76, 241 (1987); ibid 151, 305(1987)

5)

Viehland, D., Jang, S. J., Cross, L. E. and Wuttig, M.: J.
Appl. Phys. 68, 2946, 1990.

6)

Viehland, D., Li, J. F., Jang, S. J., Cross, L. E. and Wuttig,
M.: Phys. Rev. B43, 8316, 1991.

Gavarri, J., Hewat, A.W. and Morell, A.: J. Solid State
Chem. 91, 350, 1991.
14) Mathan, N., usson, E., Calvarin, G., avarri, J. R., Hewat,
A.W. and Morell, A.: J. Phys.: Condens. Matter 3, 8159
(1991).
15) Fujishiro, K., Uesu, Y., Yamada, Y., Dkhil, B.,
Kiat, J. M. and Yamashita, Y.: J. Korean. Phys.
Soc. 32, S964 , 1998.
16) Burns G. and Dacol, F. H.: Solid State Commun.
48, 853, 1983; Phys. Rev. B28, 2527, 1983;
Ferroelectrics 104, 25, 1990.
17) Hilton, A. D., Barber, D. J., Randoll, C. A. and Shrout, T.
R.: J. Mater. Sci. 25, 3461, 1990.
18) Bursill, L. A., Qian, H., Peng, J. L. and Fan, X. D.:
Physica B216, 1, 1995.
19) Yoshida, M., Mori, S., Yamamoto, N., Uesu, Y. andKiat, J. M.: Ferroelectrics 217, 327 (1998); J. Korean
Phys. Soc. 32, S993, 1998.
20) Husson, E., Abello, L. and Morell, A.: Mat. Res. Bull. 23,
357, 1988.
21) Chen, J. Chan, H. M. and Harmer, P.: J. Am. Ceram. Soc.
72, 593, 1989.
22) Schrout, T. R., Huebner, W. and Randall, C. A.: J. Mat.
Sci. 25, 3461, 1990.
23) Boulesteix, C., Varnier, F., Llebaria, A. andHusson, E.: J. Solid State Chem. 108, 141, 1994.
24) Newnham, R. E.: NIST Spec. Publ. 804, Chem. ofElectronic Ceram. Materials, Proc. Inter. Conf.
39 ,1991.

7)

Viehland, D., Wuttng, M., Cross, L. E.: Ferroelectrics, 120,
71, 1991.

8)

Blinc, R., Dolinšek, J., Gregorovic, A., Zalar, B., Filipic,
C., Kutnjak, Z., Levstik, A. and Pirc, R.: Phys. Rev. Lett.
83, 424 , 1999; J. Phys. Chem. Solids 61, 177, 2000.

25) Moriya, Y., Kawaji, H., Tojo, T. and Atake, T:
Phys. Rew. Lett. 90(20), 205901(1-4), 2003.

Pirc R. and Blinc, R.: Phys. Rev. B60, 13470, 1999.

27) Setter, N. and Cross, L. E.: J. Mater. Sci. 15, 2478, 1980.

10) Westphal, V., Kleemann, W. and Glinchuk, M. D.: Phys.
Rev. Lett. 68, 847, 1992.

28) Setter, N. and Cross, L. E.: Ferroelectrics 37, 551, 1981.

9)11) Uesu, Y., Tazawa, H., Fujishiro, K. and Yamada, Y.: J.
Korean. Phys. Soc. 29, S703 ,1996.
12) Bonneau, P., Garnier, P., Husson ,E. and Morell, A.:
Mater. Res. Bull. 24, 201, 1989.
13) Bonneau, P., Garnier, P., Calvarin, G., Husson, E.,

26) Setter, N. and Cross, L. E.: J. Appl. Phys. 51, 4356, 1980.

29) Stenger, C. G. F., Scholten, F. L. and Burggraaf, A. J.:
Solid State Commun. 32, 989, 1979.
30) Stenger, C. G. F. and Burggraaf, A. J.: Physica Stat. Sol.
A61, 275, 1980; ibid. A61, 653, 1980.
31) 31) Moriya, Y., Kawaji, H., Tojo, T. and Atake,T.: Trans. Mater. Res. Soc. Jpn., 27[1], 287, 2002.

93����������������������
Phase transition dynamics by laser shock wave��������������������������
��������������

Dynamics of materials under high pressures has been studied by using laser-induced shock wave. Shock wave isgenerated by focusing pulsed laser beam onto the sample. Shock wave generates high pressure over 1GPa at laser
intensity of 10 GW/cm2. Phase transition of polytetrafluoroethylene and benzene under laser shock compression is
studied using nanosecond time-resolved Raman spectroscopy. Shock wave propagation inside the silicon crystal is
directly monitored by picosecond time-resolved X-ray diffraction using laser-plasma X-ray sources.

Key Words : shock wave, femtosecond laser, X-ray diffraction, Raman scattering��������������������������

������� ������������������������
�������������������������
�������������������������
��������������������������
�������������������������
���������������������������
�������������������������
�������������������������
��������������������������
�������������������������
�������������������������
�������������������������
��������������������������
�������������������������
�������������������������
�������������������������
��������������������������
���������������������������
��������������

������������ ������������������������
����������������������������
��������������������������
��������������������������
����������������������������
���������������������������

� 94����������������������������
�������������������������
��������������������������
����������������������������
�������������������������� � � � � � � � � � � � � � � � �� � � � � �� ������� �������� ���������� ��� ��������� ���������������
������������������������������
�������������������������
��������������������������
����������������������������
�������������������������������
�������������������������
������ ������������������������
���������������������������
���������������������������
�������������������������
����������������

��������������������� ������������������������
��������������������������
��������������������������
�������������������������
��������������
������������������

����������������� ��������������������������� ������������������������

�����������������������������

������������������������������
��������������������������
����������������������������
���������������������������
���������������������������
���������������������������
��������������������������
����������������������������
�������������X������ ������������������������
����������������������������
�������������������������
��������������������������
���������������������������� � ������������������������

��������������������������
��������������������������

��������������������������
�������������
���������������������������
����������������������������������������
�����������������������������
�����������������������������
����������������������������
��������������������������
��������������������������

���������������������������
���������������������������
���������������

������������������������ ������������������������������
���������������������������
��������������������������
��������������������

���������������������������
���������������
�
�

中村

�
��� ����������������

��������������������������
������������������������������ ������������������

���������������������������
�������������������������������
����������������������������������
95�������������������������
�������������������������������

����������������� �������������������������������

�������������������������� ��� � ���������� � � ��� � ���������� � � � � � � ���������������������������

�����������������������������

��������������������������

�������������������������

���������������������������

���������������������������

�����������������������������

����������������������������������

��������������������������

���������������������������

����������������������������

����������������������������

���������������

��������������������������
������������������������������� � � � � � � � � ���� � � � � � � � � ��������
�����������������������������������

X-ray intensity (arb. units)

20
X-ray pulse width
FWHM=6ps

15
10
5
0
-20

0

20

40

60

Time (ps)����� ������� � ���������

��������������������������� ���������������������
����������������������
�������� ��� ������������
����������������������
���������������������� �������������������������
����������� ��� ���������
��������������

������������������������������� ������������� � �������������

�������������������������� ���������������������������
�������������������������������
���������������������������
��������������������������������
����������������������������
����������������������������
���������������������������
��������������������������
���������������������������
�������� ����������������������
������������������������������

� 96����������������������������� ��������������������������
��������������������������
��������������������������
�������������������������
������������������������������
�������������������������
����������������������������
��������������������������
���������������������������
���������������������������
��������������������������

3

13x10

���������������������������

12� �������������������������
�������������������������� �����
�����������������������������
�����������������������������
����������������������������
�������������������������
�������������������������
���������������������������
���������������������������
�������������������������
������������
���������������������������

3

14x10

11
10

12

9
10

8
7

8

6
5

6

4

Delay time (ps)Diffration X-ray Intensity (arb. units)����������������

4

3
2

2

1

�

� ���� ����������������� �����

0����������������������������
���������������������������

35.8

36.0

36.2

36.4

0

Diffractionangle (2�)���������������������������������� ������������� ���������

���������������������������

������� � ��������������������������������
������������������������������� �����������������������������

����������������������������

������� �����������������������

��������������

���������������������������� ����������� ��������������������

������������� �� ������������

��������������������������������

�����������������������������

�������������������������������

��������������������������

������������� ��������� ��������

��������������������������

����������������������������

���������������������������

����������������������������

��������������������������

��������������������������

�������

������������������������������� ��������������������������

����������������������������

���������������������������

���������������������������

���������������������������

��������������������������

��������������������������

��������������������������

��������������������������

���������������������������

�������������������������

��������������������������

��������������������������

��������������������������

��������������������������

��������������������������

����������

����������������������������

�
��

��

��������������� ������������� � � � � � � ���� � � � � � � � � � � � � � �������������������������������
�������������������������
��������������������������
���������
���������������������������
�������������������������
���������������������������
��������������������������
���
�
97

����
1) H. Nagao, A. Matsuda, K.G. Nakamura, and K. Kondo:
Nanosecond time-resolved Raman spectroscopy on phasetransition of polytetrafluoroethylene under laser-driven
shock compression, Appl. Phys. Lett. 83, 249 (2003).
2) A. Matsuda, K.G. Nakamura, and K. Kondo: Time-resolved
Raman spectroscopy of benzene and cyclohexane underlaser-driven shock compression, Phys. Rev. B 65, 174116(2002).
3) Y. Oishi, T. Nayuki, K. Nemoto, Y. Okano, Y. Hironaka,
K.G. Nakamura, and K. Kondo: Production of relativistic
electrons by irradiation of 43-fs laser pulses on copper film,
Appl. Phys. Lett. 79, 1234 (2001).
4) T. Fujii, Y. Oishi, T. Nayuki, Y. Takizawa, K. Nemoto, T.
Kayoiji, K. Horioka, Y. Okano, Y. Hironaka, K.
G.Nakamura, and K. Kondo: MeV-order Proton and carbon
ion acceleration by irradiation of 60-fs-TW-laser pulses onthin copper tape, Appl. Phys. Lett., 83, 1524 (2003).
5) Y. Fujimoto, Y. Hironaka, K.G. Nakamura, M. Yoshida, M.

�

� 98

Ohtani, H. Tsunemi, and K. Kondo: Spectroscopy of hard xrays (2-15 keV) generated by focusing femtosecond laser on
metal targets, Jpn. J. Appl. Phys. 38, 6754 (1999).
6) M. Yoshida, Y. Fujimoto, Y. Hironaka, K.G. Nakamura, K.
Kondo, M. Ohtani, and H. Tunemi: Generation ofpicosecond x-rays by tera-watt laser focusing on a copper
target, Appl. Phys. Lett. 73, 2393 (1998).
7) Y. Hironaka, A. Yazaki, F. Saito, K.G. Nakamura, H.
Takenaka, M. Yoshida, and K. Kondo:� Evolving shockwave profiles measured in a silicon crystal by picosecond
time-resolved x-ray diffraction, Appl. Phys. Lett. 77, 1967
(2000).
8) K. G. Nakamura, Y. Okano, H. Kishimura, Y. Hironaka, andK. Kondo: Picosecond time-resolved X-ray diffraction oflaser shocked germanium crystal over Hugoniot elastic limit,
Jpn. J. Appl. Phys. 43, 5477 (2004)����������������
Comprehensive Methodology for Passive Control Design���������������������
���������������

�
�
Passive control scheme has established its status as a viable means to enhance seismic performance of buildings. In
this scheme, the damper connected to the structural frame dissipates the seismic input energy, thereby reducing the
kinetic energy and vibration of the building. This paper briefly explains mechanisms of dampers and frames, aswell as comprehensive design methodology for various types of passively controlled buildings.

�
Key Words : Passive Control, Dampers, Frames, Energy Dissipation, Vibration Damping���������

�������

��������������������������

������������������������

������������� �� ���� �� ���� �� ����������

�����������������������������

���������������������������

��������������������������

�������������������������������������������������

����������������������������

��������
��������������������������

��������������������������
���������
������������������������
���� ��

����������������������������� �������� ����� �� ����������
������ �����������������������
���������������

���������������������������

�������������������������

��������������������������

����������������������������

��������������������������

����������������������������

������������������

���������������������������

����������������������
�����������������������
�������������� � ��������� ��������������������������
�����������������������
�����������������������
��������������������������
�����������

��������������������������������
��������������������������
���������
�������������������������
�������������������������
��������������������������
����������������������������
���������������������������
�������������������

������������������������
��������������������������
���������������������������Dh �

1 � 25h0������� �� �����
1 � 25heq

笠井

�
����

99

�
Sd
� ����� ���� ������
���
�
�
�
Teq
Tf
�
Spv
�
�
�����
�
����
���
�
��������TeqTf�
Spa ho=2%������
heq=20%��������������
�
���
�
Teq
Tf
�

��������������������������

h0=2%��������������������������

heq=20%����������������������������
���������������������������
�����

T
ho=2%
heq=20%

T

�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�

T

����������� ������������������� ����������������� ��������

��������������������������
���������������������������
�������������������������
�����������
������������������������������

������������������������������
������������� ������ ��������������������
�����������
�����������������������������
����������������� ���������������
�����������������������������������
���������������
���������������������������
���������������������������
������������������������������
��������������

�����������
��������������������������
��������������������������
�����������������������������
�������������������������
������������������ �������������
��������������������������
���� ��

���������

��������������������������
��������������������������
��������������������� ����������
�������������������������
100

���

����������������������������� ���� ������ ������ ��� ��������������

���������������

���������������������������
��������������������������
����������������
�������������� ����� �����������������
��������������������������
��������������������������
���������������������������
������� ��������������������������

�
�
����
�
�
�
�
�
�

����

����

����

(a) ������
����
����

�
�
�

�
�
�
�

Kb
����

Kf

(b) ������������ �����������������

���������������������������

����������� ���������������������

�����������������������������

������� ���������� ����� ������������

��������������������������

���������������������������

����������������������������� ������������������������������

��������������������������

��������������������������

��������������������������

�����������������������

�������������������������
����������������

����������� ���������� � ������������ � �������� ����������� �����������

��������������������������

��������� �� � ���������������

������������������������������

�������� �� ��� ���������������������

�����������������������������

������������������������ �� ����������������������������

����������������������������

�������������

����� ��������������

������������ ��������� � ��� ���������

�����������������
���������������������������
�������� ������� ���������������������

����������
������ ���� �� ����������������
������������������������������� ������� ����������������������
����������������������������
����������������������

��������������������������

�������������������������

����������������������������� �� ����������������������������

�������������

������

���������� �������������������
��������������������������

�������������������

���������������������������

������������ �������� ���������

��������������������������

�������������������������

�������������������������

���������������������������

����������������������������

�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�

��

���

�
�
ua (=u)�ua (=u)
ub
um
�
ub
ud
ub*
ud
�
�����
�����
�����
�����
� ���
�
�
Kd
Kb
Kb Kd Cd ������
�����
�
���
Kb*
�
Ka
�
ua (=u)ua (=u)
�
ub
um
�
ub
ud
ub*
ud
�
�����
�����
�����
�����
Cd (�) � ��
�
K
(�)
d
�
Kb
Kb Kd Cd ����
�����
�
���
K
*
b
�
��� ��������������������
�
101��������������������������

���������������������������

���������������������������

���������������������������

������

���������������������������

�������������������������

����� � �������������

�����������������������������

��������������������������

����������������������������

��������������������������

��������������������������

���������������������������

������������� ����� �����������

�������������������������

��������������������������

�����������
������������������������

�����������������������������
����������������������������

��������������������������

���������������������������

����� �� �������� �� ����� � � � �����

��������������������������

����� �� �������� �� ����� � � � �����

���������������������������

����������������

����������������������������

��������������������������

��������������������������

���������������������������

��������������������������

�������������������������

�������������������������

��������������������������

��������������������������

��������������������������

����������������������������

���������������������������

��������������������������

����������������������������

���������

��������������������������

�������������������������

���������������������������

��������������������������

��������������������� � �����������������������������

���������������������������

����������������������������

�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�

�

���
���
��� �
�
Fd
Fd
Fd
Fd
�
�����
�
���
ud
ud
ud
ud
�
�
Fa
Fa
Fa
Fa
�
���
�
�������
� ua
ua
ua
ua
�
�
F
F
F
F
�
����
�
�������
u
u
u
u
�
�
�
�
��������������������������
� ��Fd = Fa������������������������������ � ua = u���� �����������������������������������������
������
��

102�������������������������
�����������������������
�����������������������
���������

����������������������������

��������������������������

������������������������� ����������������������������

������� �������� ���� ��� �����������

���������������������������

��������������������������

����������������������������

���������������������������

���������������������������

���������������������������

��������������������������
�������������������������
����������������� �������� ������
����������� ��������� ��������������������

���������������������������

������������������� ������ � �����������������������������

������������ ����������� �����������

��������������������������

���������������������������� ���������������������������

����������������������� ��������

����������������������������

���������������������������

���������������������

�����������������������������

3

�����

4

1
8
20

0.5

��
����
0

0

0.2

0.5

K a / Kf

0.6

0.8������� Ra

1
0.05

5

0.1
0.5

0.3

���
����
0

0.2

5

0.5

2

0.3

0.5

1

0

0.2

0.4

0.2

K”d1 / Kf

0.6

1.5

10

0

0.05
0.1

0.2

K”d / Kf

0.6����� Rd

0.8

5

10

3

2

1

10

1

Kb*/ Kf
0.5

�����

1
5

2

0.5

1

0.5

0.3

0.2

0.1

0.05

K”d / Kf������

(Kb / Kf = 10)
0.4

0.8

����� Rd

0.3

1

10

2

3

5

�����

0.5

10

0

1

�����

3

1

����� Rd1

0.5

Kb*/ Kf 1

���
����

0.4

�d
1.5

4

9

1

2

0.5

������� Ra

1.5

Ra

1.5

1

�������

������� Ra

1.5

�� 2

2

1

0

0

0.2

0.4

0.6

����� Rd

0.8

1��� ���������������������������������������������������

103������������������������ ����� ���������������������� ��������������

������������������� �����������
����������������������������������
��������

����������������������������
�������������

���������������������������
����������� ���������������
������������������������

��������������������������
���������������

����������������������������
�����������������������
������������������������������
��������������

�������� � ��������������������
���� ���������������������
�����������

�������� � ������������������
�������� ������������������
��������������

�������� � ������������������
�������� ������������������
��������������

�������� � �������������������
���� ���������������������
�����������

��������� � �������������������
����������������������������� ���������
��������������������������
������������� ������� ���� �� ����������
��������������������������
��������������������������
���������� ���� ����������� ���������
����������������������������
���������������������������
���������������� ���������������
�������������������������
����������������������������
��������������������������
��������������������������
�������
������������������������������������������
����������������������������

���������������������������
����������������������������
�������������������������
�������������������������
������

�������
�������������������������
��������������������������
�������������������������
��������������������������
������������������� ������� ��������
��������������������� ����������

10) Kasai,K.,Fu,Y.M., Watanabe,A., "Passive Control Systems
for Seismic Damage Mitigation", J. of StructuralEngineering, ASCE, Vol.124, No.5, pp.501-512,1998.
11) Fu, Y. and Kasai, K. : Comparative Study of Frames Using
Supplimental Viscoelastic and Viscous Dampers, Journalof Structural Engineering, ASCE 122 [10], 513-522 (1998)��� ��������������������������
������������������������� � � � � �� � � � � �� � � � � � �� � � �������������������

���������������������������
��������������������������
��������������������������
��������������������������
��������������������������
�������
�������������������������
��������������������������
��������������������������
��������� ������ �������� � ��������������
�������������������������
����������� ��������������
104

��� ������“������������������
��”������ ������������������
������������������������� ��������������������������
������������������������
���������� ��� ����������������������� ������������������������
������������������� ��������������������������
�����������������������
�����������������������������
������������

��� ����������������������������� ������������������������
�����������������������
�������������� ������������
����������������������� ��� ��������������������������������
���������������������� ���������������������������� ��������������������������
�������������������� ������
��������������������������
������ ������ ������ ���������
������������������������
��������
�������������������� ����������������������������� ����������������� �����������
��������������������� �����
��������������������� �����
����������������������������
���������������� ����������������������
����������� ���������������������������
���������������������� �����
���������������� ������������������������ ��������������������������
������������ �������������
������ ��� ������������������������ ���������������������������
������������������������
��������������������������� ��� ����������������������� ��������������������������
�����������������������
�������������������� ��� �������
������������������ ��������������������������
���������������������� ���������������������������������
����������� �������������������������
�������������������������
������������� ������������������������ �������������������������
������������������������ � � � �� � � � � � � � � � � � � �� ��� � ���������

�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
105

�
�

���������������� � ������� �
New Three-dimensional Observation Technique for Pore Sturcuture
in Hardened Cement Paste�������������������
��������������������������������������������������������
1�������������2����
3���������������������������������������

Mercury intrusion porosimetry is a widely used technique to determine the pore size distribution in porous materials.
However, the technique does not provide information about the shapes and locations of pores. Then, a new technique
is developed, in which gallium(Ga) is used as an alternative intrusion liquid because of its property of phasetransformation at normal room temperature (melting point:29.8�). This permits the examination of pores using
image analysis. This technique is applied to hardened cement paste. The distribution of solid Ga is observed throughan electron probe microanalyzer (EPMA). The developed technique is furthermore improved to obtain a threedimensional image of pores by stacking up two-dimensional images, and shapes and location of pores in various
cement paste are discussed.

Key Words : Pore structure, Three-dimensional pore image, Hardened cement paste, Gallium,
Electron Probe Micro Analayzer������
���� ��������������� ���������������������������
�������������������������
���������������������������
�����������������������������
�������������������������
���������

��
���

��
���

�����
����������

����

��

����

����

����

����
��

���

��

�����

������

����
��

����

������������������������
��������������������������

���������������������������

���������������������������

�������������

���������������������������

������������������������

���������������������
�������������������������� ��������������������������

����������������������������

�����������������������������

����������������

��������������������������

����������������������������

��������������������������

���������������������������

����������������������������

���������������������

���������������������������

�������
����������

���������������������������

��������

�����������������������������
�������������������������
������������������������� ���106����������� �������������������������
�����������������

������
田中������������

������

�������������
�������

����
���
��

��

�
�

��

���

����

����

���

��������� ���������������

�����

���
��
���

��������������� � � � � � � � � ����
�

�����

���� ������������
�������������������
������
����������

������ ��������������

�����������������������������
���������������������������
���������������������������

������������������������������
��������������������������
����������

����������

������������������������������
������������������������������
����������������������������� �����������

���������������������������
�������������������������
���������������������������
������������������������

������������������� �������������������������
���������������������������
��������������������������
���������������������������
����������������������������
������ ��������������������������
��������������������������
����������������������������
���������������������������
������������������������������

����������������������������
������������������������ ���������������������������
����������������������������
�����������������������������
���������������������������
�������������

������������������� ��������������������������
����������������������������
���������������������������
����������������������������
�����������������������������
���������������������������
����
107

�

������

���������

������

������������

�����
��
����

����
����
��

��
�����

��
����

��������

��������

���� ����� �������������������� ���������������
�������������

��������
������� ������������������ ��������������������������
���������������������������
������������������������������ ������������������

����������������������������
���������������������������
��������������������������
����������������������������
�������������������������
��������������������������
��������������������������
�����������������������

�����������������������
�������

����������
��������

�������������� �������������������� ��������������������������

�����������������������

���������������������������� ��������������������������

��������������������������

��������������������������

�����������������������������

��������������������������

���������������������������

��������������������������

�����������������������������

���������������������������

������������������

������������������������������ ��������������������������
���������������������������
108�������
������������������� ��������

���������
������

������� ������ �����

�������������
���������

�

��
��

�
�
�
�
�
�
����

�
�� �������� ��������������

��������������������������
����������������������

����������������
����������

����������������� ���������������������������� ���������������������������

��������������������������

��������������������������

������������������

������������������������ ��������������������������
�������������������������
�������������������������
��������������������������
�����������������������������
��������������������������
����������
��������������������������� ��������������������������
��������������������������
���������������������������
��������������������������
����������������������������
�������������������������
���� ����������������������������
����������������������������

����������������

������������������������������ ��������������������������

�������������������������

��������������������������

��������������������������

��������������������������

�������������������������

����������������������������

�������������������

��������������������������� �������������������������

��������������������������������� ��������������������������

��������������������������

��������������������������

��������������������������

���������������������������

��������������������������

���������������������������

�����������������

�������

�

109

�

�

�
�

15

�

0�

�

150�

�

�� �������������������������� �������������������������� ����������������������� ������������������������

������������������������� ����������������������������
���������������������������
���������������������������
���������������������������
���������������������������
���������������������������
���������������������������
��������������� �����������������������������
��������������������������
���������������������������
���������������������������
���������������������� �������������������������
110�� ���������������������������

�������������������������������

1)

F.M.Auzerais, J.Dusmuir, et al.: Transport in sandstone, A
study based on three dimensional microtomography,
GEOPHYSICAL RESEARCH LETTERS, Vo.23, No.7,
pp.705-708, 1996

2)

E.N.Landis, A.L.Petrell, S.Lu and E.N.Nagy: Examinationof pore structure using three-dimensional image analysisof microtomographic data, Concrete Science andEngineering, Vol.2, pp.162-169, 2000

3)

D.P.Bentz, D.A.Quenard, et al.:Microstructure andtransport properties of porous building materials. � ;Three-dimensional X-ray tomographic studies, Materialand structures, Vol.33, pp.147-153, 2000

4)��������� 3 ���� CT �������
��� 3 ����������Vo.14, No. 10, pp.616620, 1992��������������������������
����������������������������

�
�����
�
������������������������������
��������������������
���� �������������������������
������������������������
�������������������������
��������������������������

�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�

111

�

�

�����������������������
����������������������
Damage Control for Reinforced Concrete Beams
Using Prestressed Tensile Force����� ������� ����Shizuo Hayashi1�Keiichi Katori2���� ��������������������� �������������

��In order to use a building for a long time, it is necessary to keep the durability after the building suffers a smaller
damage caused by moderate earthquake motions. A building meets repeatedly moderate earthquake motions
throughout its life. To evaluate the damages caused by moderate earthquake motions and to control them are very
important.
We carried out several experiments concerned with the damage control methods for reinforced concrete members bypartially prestressed concrete.� Through these experiments, we can show the effect of introducing precompression to
concrete on the crack width control in order to keep the durability of column after moderate earthquake motions.

Key Words : Partially prestressed concrete, Beam with opening, Crack width control
�
�
�
�
�
������

���������������������������

��������������������������

��������������������������

���������������������������

��������������������������

���������������������������

���������������������������

����������������������������

���������������������������

��������������������������

��������������������������

���������������������������

���������������������������

��������������������������

�������������������������

��������������������������

���������������������������

��������������������������

�������������������������

���������������������������

�������������������������

���������������������

�

�
112

�����

���������������

������������
���� ��������

������

������

���� ��������������

������������������������

���������������������������

���������������������������

���������������������������

�

����

� ����� �������

����� �������
������������������
���������������

�����������������������

��������������������������

���������������������������

���������������������������

���������������������������

���������������������������

���������������������������� ��������

������������������������� ��������

�������������������

���� �������������������������

�������������������������

��������������������������

��������������������������

���������������������������

�� ���������������������������

���������������������������

���������������������������

���������������������������

��������������������������

�������������������������

�

�����

���

�

�����

�������������������������

���������������������������

������������������������ ���������

����������������������������

��������������������������

���������������������������

�

����

�

�
�����������

���������������
������

������

���� �����������

����������

�����
�����

���� ����������� � � ��� ��������������
������������������������������

���������������������������

�

�����

��������������������������

�

�����

���������������������������

��������������������������

���������������������������

����������������������������

��������������������������

���������������������������

����������������� �林���������������

������
��������� ������������� �����������������������������

�������������������������

�������������������������

���������������������������

���������������������������

��������������������������

���������������������������

����������

����������������������

�

�
113

� ���������������������������

������������������������

���������������������������

�������������

���������������������������� �����������������������������

��������������������������

��������������������������

��������������������������

����������������������������

�������������������������

������������

������������������������

�������������������������

�
�����

��������������������������� ������������������������� ������������������������

�����������������������������

��������������������������

����������������������������

��������������������

���������������������������� � � � � � � � � � � � � � � � �� � � � � � � � � � � � � � � � �� � � � � � � � � � � � � � � � �� � � � � � � � � � � � � � � � � � �� � � � � � � � � � � � � � � � �� � � � � � � � � � � � � � � � ������� ��������������
�
�
�
�
�
�
�
�
���� ������������������
�
�
�
�
�
�
�
����� ������������������
�������������

����������������������������
���������������

� �
�
�
�
�
���� ���������� ������
����� �������
������� �����������
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
���������� ������������������������
���������������������� ��������������������������
��������������������������
��������������������������
�������������������������
114

���������������������

��������������� ������������������������
���������������������������
��������������������������
���������������������������
�����������������������������
���������������������������
���������������������������
�������
��������������������������
��������������������������

��������������������������

�����������������������

��������������������������

�
�
� � �
�����
�
������
���
�
�
�
�
�
����� ������������
�
�
Fc30
Fc60
�
1.
�
7
�
1.
�
3
�
OC
0.
�
8
�
0.
�
4
0.
�
0
�
0.23
0.27
0.38
0.54
0.54
�
�������������
������ ������
�
�
�
�
+Q�
�
1000kN�
1000kN�
1000kN�
Actuator
Actuator�Actuator��
Reaction
�Specimen�Wall��
Reaction Slab������ �����
�
�
�
�
�
��
�
�
�
����������������� ���������
����������������������������

�����������������

�����������������������������

�����������������������������
����������������������������
��������

����������������������� �������������������������� ������������������� �������������������������
���������

�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�

����� ������������������

����� ������������������

����� ������������������

115

�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�

�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�

����� ������������������

��������������������������

��������������������������

�������������������������������

���������������������������

�������������������������

������������������������������

����������������������������

���������������������������

�

����

�

�

�

�
�
�
�
�
� �����
�
�
�
�
�
�
�

�����

�
�
�
�
�

�����

������

�
�
�
�
�
�

����� ��������

��������������� ��������������������������
���������������������������
��������������������������
�������������������������
����������������������������
��������������������������
�������������������������
���������������������������
������ �������������������������
����������������������������

�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�

����������
1.5���������
1.0

0.5
0.0
0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

�

��������� ������

����� �������������������

�
116

�����

�

�

�����

����� ������������������

����������� ������

������ �������������������

�������

�����������������������������

����������������������������

�������������������������

��������������������������

���������������������������

������������������������

���������������������������

���������������������������

���������������������������

���������������������������

������������������

�������������������������

�����������

����������������� �������������������������� ������������������������

������������������������������

��������������������������

����������������������������

���������������������������

������������������������

�������������

����������������������������

��������������������������

�����������������������������

�����������������������������

����������������������������

��������������������������

���������������������������

��������������������������

��������������������������

����������������������������

������������������������

�����������������������������

�����������������������������

���������������������������

������

����������������������������������
�������������������������
������������������

�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�������������� ���������������
�
�
�
�
�
�
�
�
�
���������� ��� ������������
������ ���������
��������������

����������������������������

�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�

���
��������
�����������

���
�����
�����
���

�������
��

���

����

���

���

���

���

���

��������������
�������������
����� ��������������������

���������������
�����������������������
��������������������������
���������������������������
���������������������������
����������������������������

�
117

�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�

�� ����� ���

����� ����������������� �������������������������
�������������������������
�������������������������
��������������������������
�������������������������������
���������������������������
��������������������������
���������������������������
�������������������������
������������� �

�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�

����� �� ���������

���� �������������

118

�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�

����� �� ���������

����� ��������������� ����� ���

����� �� ����������� ����� ���

����� �������������

������������������������

������������������������������� ������������������������

��������������������������

�������������������������

���������������������������

�������������������������

����������������

��������������������������

�������������������

�����������

�������������������������� ������������������������
������

���������������������������������
�����������������������������
�� 0.092ku k p ( Fc � 18)
1.61H
Q �
(1 �
) � 0.85 pw� wy � p p� py �bj �
� su �� M /(Qd ) � 0.12D����������
����������������
���������������
�����������������
�������������
��������
�� ��������� ������ ����������������� ����������������� ����������� ���������������� ����������� ������ ���������������������������

�������������������������

�������������������������

�������������������������
��������������������������
��������������������� �������������������������
��������������������������
�������������� �������������
���������������������������
�������������������������
��������������������������
�������������������������
�������������������������
�����������������������

�
����
��

��������������������������
�����������������������������
�����������������������������
��������������������������
�������������������������

���������������������������
�����

��

�

���������������������������
������������������

600���� ����

�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�

��������������������������
��������������������������������

�������������������������
���������������������������

IC��
500

��

�����������������������

OC��

�����
��

��������������������������
������������������

400
��

�������������������������
�������������������������

300
200
200

�������������������������

������������ ������ �������
�������������
300

400
500
���� �����

����� �����������

119

�
�

�����������
Building Structures and Progress of Materials���� ��
�����������
����������� �����In the long human history, we have used many kinds of materials for constructing architectures and buildings. Soil,stone, timber, iron, concrete, steel and rubber have been used for and strengths of these materials were improved inrecent two hundred years and many changes of structural engineering have been attained. Not only strength but also
deformability of materials is important for the good performance of structures. Structures have to have strength anddeformability for the structural design and the seismic design also. Structural engineering using materials of timber,concrete, steel and composite materials are discussed.

Key Words :material, t imber, concrete, steel, building structure, strength, �� � � � � � deformability, stress, strain��������

��������������������������� � �������������������������

��������������������������

��������������������������

����������������������������

���������������������������

��������������������������

��������������������������

�������������������������

��������������������������

�������������������������

��������������������������

���������������������

����������������������������

���������������������������
��������������������������
���������������������������
�������������������� ���������������������������
�����������������������������
�������������������������
�����������������������������
�������������������������������
��������������������������
���������������������������
��������������������������
��������������������������
��������������������������
�����������������������������
���������������������������
��������������������������
���������������������������
��������������������������
120

� ��� ��������������������������和田��� ���������������������������������������������������������������������������������������������

��������������
������������������������

������������������������
������������������������

���������������������������� ��������������������������

�������������������������

���������������������������

��������������������������

�����������������������������

��������������������������

���������������������������

�������������������������

���������������������

��������������������������

�������������������������

�������������������������
�������������������������
������������������������
�������������������������
������������������������
������������������������

�������������������������
����������������������������
��������������������������
���������������������������
��������������������������
������������ �121��������������������������

��������������������������

��������������������������

����������������������������

�������������������������

��������������������������

��������������������������

��������������

��������������������������� ��������������������������

����������������������������

�����������������������������

��������������������������

����������������������������� ������������������������

���������������������������

�������������������������

��������������������������

��������������������������

���������������������������

�������������������������

��������������������������

��������������������������

�������������������������

��������������������������

��������������������������

����������������������������

���������������������������

���������������������������� ��������������������������

����������������������������

���������������������������

��������������������������

���������������������������

���������������������������

��������������������������

��������������������������

��������������������������

�����������������������

���������������������������� ���������������������������

���������������������������

��������������������������

���������������������������

��������������������������

����������

��������������������������� ��������������������������

��������������������������

�������������������������

���������������������������

�������������������������

���������������������������

���������������������������

����������������������������

����������������������������

��������������������������

��������������������������

����������������������������

���������������������������� ������������������������

�������������������������

���������������������������

��������������������������

���������������������������

��������������������������

���������������������������

�������������������������

���������������������������

��������������������������

����������������������������

������������

���������������������������� ������������������������

����������������������

��������������������������

������������������������

���������������������������� ��������������������������

���������������������������

��������������������������

���������������������������

���������������������������

��������������������������

�����������������������

���������������� ���������������������������� ���������������������������

��������������������������

�������������������������

��������������������������

��������������������������

��������������������������
122����������������������������

����������������������������

��������������������������

�������������������������

��������������������������

��������������������������

��������������������������

��������������������������

��������������������������

���������������������������

�������������������������

���������������������������

�������������������������

���������������������������

���������������������������

��������������������������

��������������������������

��������������������������

���������������������������

��������������������������

��������������������������

���������������������������

��������������������������

�������������������������

����������������������������

����������������������������

��������������������������

�������������������������

���������������������������

��������������������������

��������������������������

��������������������������������� �������������������������

����������������������������

��������������������������

��������������������������

���������������������������

����������������������������

��������������������������

��������������������������

��������������������������

��������������������������

��������������������������

��������������������������

���������������������������

��������������������������

��������������������������

������������������������

��������������������������� ������������������������

���������������������������

��������������������������

���������������������������

�������������������������

��������������������������

���������������������������

���������������������������

��������������������������

����������������������������

���������������������������

���������������������������

��������������������������

����������������������������

��������������������������

���������������������������

���������������������������� ��������������������������

��������������������������

��������������������������

��������������������������

��������������������������

��������������������������

���������������������������

���������������������������

���������������������������

���������������������������

����������������������������

��������������������������

���������������������������

�������������������������

������������������������������

���������������������������

��������������������������

���������������������������

������������������������

�������������������������

����������

���������������������������� �������������������������

�������������������������

�����������������������������

������������������������������

��������������������������

�����������������������������
123����� ���������������������

��������������������������

��������������������������

���������������������������

��������������������������

��������������������������

��������������������������

��������������������������

�������������������������

���������������������������

��������������������������

��������������������������

����������������������������

���������������������������

���������������������������

�������������������������

�������������������������

�����������������������

�������������������������� �������������������������

����������

�������������������������� �������������������������

��������������������������

����������������������������

�������������������������

���������������������������

��������������������������

�������������������������

���������������������������

���������������������������� ������������������������

�������������������������

���������������������������

���������������������������

���������������������������

��������������������������

�������������������������

���������������������������

��������������������������
���������������������������
��������������������������
�������������������������
�������������������������
��������������������������
��������������������������
��������������������������
��������������������������
��������������������������
���������������������������
�����������������������

���������������� �������������������������
�������������������������
��������������������������
�������������������������
����������������������������
��������������������������
��������������������������
��������������������������
�������������������������
��������������������������
����������������������������
����������������������������

�����������������������������
�������������������������������
����������������������������
���������������

124�����������������������������
����������������������������
���������������������������
���������������������������
������������ ��������������������������

��������������������������

��������������������������

����������������������������

�������������������������� �������������������������

���������������������������

�������������������������

����������������������������

��������������������������

���������������������������

��������������������������

��������������������������

��������������������������

���������������������������

����������������������

��������������������������� �������������������������

���������������������������

��������������������������

���������������������������

���������������������������

���������������������������

�������������������������

�����������������

��������������������������

������������������������

����������������������

���������������������������� ������������������������

�������������������������

������������������������������

����������������

������������������������������

������������������������

��������������������������

���������������������������

��������������������������

��������������������������

�������������������������

��������������������������

���������������������������

���������������������������

��������������������������

��������������������������

���������������������������

�������������������������

��������������������������

���������������������������

��������������������������

�������������

�������������������������

���������������������������

����������������������������

�������������������������

��������������������������������
����������������������������� ������� �����

����������������

��������������������������� �������������������������

���������������������� �� ������

�������������������������

��������������������������

��������������������������

������������������������

��������������������������

����������

�������������������������� ��������������������������

���������������������������

��������������������������

�������������������������

���������������������������

���������������������������

�����������������������������

������

���������������������������� �������������������������

�������������������������

��������������������������

��������������������������

����������������������������

���������������������������

��������������������������

��������������������������

����������������������������

���������������������������

��������������������������

��������������������������

��������������������������

���������������������������

��������������������������

���������������������������

125���������������������������� ��������������������������� �������������������������

��������������������������

���������������������������

��������������������������

��������������������������

���������������������������

��������������������������

������������������������������ �������������������������

��������������������������

��������������������������

��������������������������

�������������������������

��������������������������

��������������������������

��������������������������

��������������������������

��������������������������������� ��������������������������

��������������������������

���������������������������

������������������������������

��������������������������

������������������������

��������������������������� ������������������������

��������������������������

��������������������������

���������������������������

����������������������������

���������������������������

���������������������������

����������������������������

���������������������������� ���������������������������

�������������������������

��������������������������

�����������������

���������������������������

������������������������������

����������������

�������� �������������������������� �������������������������

�������������������������

��������������������������

��������������������������

���������������������������

��������������������������

���������������������������

���������������������������

��������������������������

��������������������������

��������������������������

�������������������������

��������������������������

�������������������������

��������������������������

�����������������������������

����������������������������

�������������������������

��������������������������

���������������������������

��������������������������

��������������������������

�����������������������������

�������

��������������������������� ������������������������

��������������������������

��������������������������

��������������������������

����������������������������

���������������������������

��������������������������

���������������������������

��������������������������

��������������������������

����������������������������

��������������������������

��������������������������

����������������������������

��������������������������

�������

��������������������������
�������������������������
����������
126����������������������
��������������
������������
����������

����

��

��������� ����������������

��������� ������������������
��������

���������� �����������������
������������

��������� ������������������
������������

��������������� ��������������

������� ��� ����� ���������� ���� ������ ���������� ����� ������
������������������������ �������� ������ ��������� ������������������������������������������������

����������� ����������������

���������������� ����� �������
����������������������

�������������������������������������������������������
���������������������������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ����� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ������������������������������ ����������� ������������ ����� ������������ ����������� ��������������������� ����������� � ������� ��������� �����������������������������������

127

�
�

������������������
������������
Mechanical Properties of High Strength Concreteat High Temperatures������� �����
������������������ ����������� ������� ��� ������ ������� ���� �����������

The mechanical properties of high strength concrete at high temperature have been studied experimentally. � The
compressive tests were carried out with specified design strength of 60, 80 and 100 N/mm2.
For high strength concrete under heating conditions below 400�, the initial slope is steeper, and the limit of linear
response shows a higher percentage of the compressive strength. Also, the compressive strength decreases at 100�
during heating, increases up to at 200� and gradually decreases with further increase of temperature.
The formulation for stress-strain curves of high strength concrete were proposed in consideration of high temperature.
Also, the formulations for compressive strength, strain at maximum compressive strength and elastic modulus were
proposed in the same way.

Key Words : high temperature, high strength concrete, stress-strain relation, compressive strength,elastic modulus������

�������������������������� ������������� ����������������

�������������������������

���������������������������

����������������������������

����������������������������
��������������������������

�
�����

����������������������������

���������������������������

��������������������������

����������������������� �������

����������������������������

�������

���������� �������������������������

����������

���������������������������� ����������������������������

������������������������������

������������������������������������
���������������������������
��������������������������
�������� ��������������������������
�������������������������
������������������������������
128

�

�
������ ��� ���������������������������
��������������������������
����������������������������

������������ ���������������������������

�������������������������������������� ����������

���������������������������
������ ���������������������� ��������

���
��

���
���

�

��������������� ���� ���������������

3

����kg/m �

���
����
���� ����
���
����
�

���

���

�
�

��

�

��

���

���
��

�� ���

����

����

��

���

���

���

���

���

������

������

���������������� ������ ����� ������� ����

����

����

��

���

���

���

���

���

������

�������� ����

����

����

��

���

���

���

���

���

�����

�

����������������������������� ����

����

����

��

���

���

���

���

���

�����

�

�� ����

����

����

��

���

���

���

���

���

�����

�

����������������������������
���������������������������
������������������������������

�������������������������������� ����������������

���������������������������

2

���
��

����������������� ������� ��������� ����� ������ ������ ������ ����

����������������������������������
������������������������

��������

�� ������������
����������� ������������������������
����������� ��������� �����������
����������������������������
���������������������������
������

�������������������� ��������������������������
�����������������������������
�������������������������
�������������

����������� ������������������������ �����������������������������
��������������������������
���������������������

������������� ������������������������
�������������������������
��������������������������
����������������������������
�����������������������

�
�

�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�

�������

�������

������

����

�����

����

�����

����

�����

����
����
����
����
����

�����
����
����
����
����

����
����
����
����
����

�����
����
����
����
����

����
����
����
����
����

�����
�����
����
����
����

� �� �� �� �� �� �� �� �� � ��� �� �� ���� �� �� � �� ���� �� �� �� � � �� �� ���� � �� ��� �� � ��� �� ���� ��� �� ��� �� ������ �� �� �� �� �� �� � �� �� �� �� �� �� �� ��� �� ��� ��� � �� �� ��� �� ��� � �� �� �� �� �� � ��� ��� � �� � �� � � � �� � �� � � �� � �� �� � �� �� �� � �� � �� ���� �� � �� �� ��� ���� �����

������� �������������������������
��������������

���� �����
�� ��� �� ���� ���� ���� ���� ���� ���� ���� ������������ �� ��� ��� ��� ��� ��� ��� ��� ��� ��� ���� �� ���� ��� ��� ��� ��� ��� ��� ��� ��� ���� �� ���� ��� ��� ��� ��� ��� ��� ��� ��� ����� ���� ��� ��
��
��
��
��
��
��
��
� �� ���� ��� �� �� �� �� �� �� �� ���� �����������������
129

�

安部

���������������������������� � � � � N/mm �� ���mm� ���mm

� ��mm� ���mm���������������������������������������

��������������������������

�������������������������������

���������������������������� �� �������������������������

����������������������������

�����������

��������������������������� �������������������������������

������������������������

�������������������������������� ������������������������

����������������������������

�������������������������

��������������������������

��������������������������

����������������������������

����������������������

���������������������������
��������������������������

�����������

�������������������������� ������������������������

�������������������������

������������������������������� �������������������������

��������������������������

�������������������������������

�������������������������

����������������������������

���������������������

���������������������������� ��������������������������

���������������������������

���������������������������

�������������������������������

��������������������������

�����������������������������

���������

������� �������������������������� ���������������������������

��������������������� � � �� ��� � � � �������������� �����������������������������

����������������������������

�����������������������������

����������� ������������������������
�������������������������
����������������������������
���������

���������������������������
����������������������������
��������������������������
��������������������������
���������������������������

���������������

���������������������������� ������������������������

����������������������������

������������������������������ ������ � ������ � � � ��������� �� ������� ���������������������������
��������������������������
���������������������������
����������� ����������������������������
�������������������������
����������������������������
��������������������������
��������������������������
��������������������������
�������������������������
130�

��������������������������
���������������������������

��������������
��������������������������
���������������������� �������������������������
�������������� ������������������
��������������������������

����������� �����������������������������
������������ �������������������������������
�������������������������������

�

20�
W/B=22%

��
��
��
��
�
���

100�
W/B=22%

��
��
��

���

���

���

�
���

���

���

Stress [ N/mm2 ]Stress [ N/mm2 ]

��
��
��

���

��
��
��

�
���

���

���

���

���

��
��
��
��

���

��
��

���

���

���

700�
W/B=22%

��
��
��

�
���

���

���

���

���

Strain [ % ]� � 100

800�
W/B=22%

���

��

���

500�
W/B=22%

��

�
���

���

� � 100���Stress [ N/mm2 ]

���

���

��

���

600�
W/B=22%���� � 100

���

Strain [ % ]� � 100������Stress [ N/mm2 ]

���

���

Strain [ % ]

��

���

��

�
���

���

400�
W/B=22%

Strain [ % ]Stress [ N/mm2 ]���� � 100

���

��

�
���

���

���

300�
W/B=22%�����Strain [ % ]� � 100

���

��

��

Stress [ N/mm2 ]���� � 100200�
W/B=22%�����Strain [ % ]

�
���

���

� � 100���Stress [ N/mm2 ]���Stress [ N/mm2 ]���� � 100

Stress [ N/mm2 ]

���

��
��
��
��

���

Strain [ % ]

���

���

�
���

���

���

Strain [ % ]

���

���

���

Strain [ % ]�� ����������
������ ����������Fc� �������� � 80-2

� � 80-1���20�
W/B=28%20�
W/B=26%

��
��
��
�
���

� � 80-1

100�
W/B=26%���� � 80-2

100�
W/B=28%

��
��
��
��

���

���

���

Strain [ % ]�Stress [ N/mm2 ]Stress [ N/mm2 ]

���

���

���

�
���

���

Stress [ N/mm2 ]

���

��
��
��
��

���

���

���

���

�
���

Strain [ % ]� � 80-1

� � 80-2200�
W/B=26%200�
W/B=28%

���

���

���

���

Strain [ % ]Fc�����
Fc�������� ���������
������ �� ���������� � ������ �����������
�
131

�

�
�

���

��
��
��

��
��
��

���

���

���

�
���

���

���

���

��
��
�� 80-2

600�
W/B=28%500�
W/B=28%��������� 80-2

700�
W/B=28%

��

�
���

���

���

���

�� 80-1

700�
W/B=26%800�
W/B=26%

���

��

���

���
Strain [ % ]

���

���

��

���

�� 80-2

��

�
���

���

Stress [ N/mm2 ]600�
W/B=26%�����

�� 80-1

Stress [ N/mm2 ]Stress [ N/mm2 ]

���

���
�� 80-1����Strain [ % ]

���
���

500�
W/B=26%�����Strain [ % ]������ 80-1

400�
W/B=28%

��

��
�
���

400�
W/B=26%

�� 80-2

Stress [ N/mm2 ]300�
W/B=28%300�
W/B=26%

Stress [ N/mm2 ]Stress [ N/mm2 ]�� 80-1

�� 80-2

�� 80-1

���

���

���

���

��
��

�� 80-2800�
W/B=28%

��
��

���

���

���

�
���

���

���

Strain [ % ]Strain [ % ]

���

���

���

Strain [ % ]� �� ���������� � ������ � �����������
Fc�����
Fc������� ���������
�����
���

�� 60-2

20�
W/B=34%20�
W/B=36%

���

��
��
��

100�
W/B=34%

���

���

���

��
��

�
���

���

300�
W/B=36%300�
W/B=34%

��
��

���

���

���

���

���

���

Strain [ % ]

���

�

���

���

��
��

�� 60-1

400�
W/B=34%������

�� 60-2

400�
W/B=36%

���

��
��

�� 60-1

500�
W/B=34%��������� 60-2500�
W/B=36%

��
��

���

���

���

���

�
���

Strain [ % ]Fc�����
Fc������� ���������
������ �� ���������� � ������ � �����������

132

200�
W/B=36%

Strain [ % ]

��

�
���

�� 60-2200�
W/B=34%

��

�
���

���

��

��

���

�� 60-1

��Stress [ N/mm2 ]����� 60-2

�� 60-1

��

�
���

���

Strain [ % ]Stress [ N/mm2 ]Stress [ N/mm2 ]

���

100�
W/B=36%��Strain [ % ]

���

���

�� 60-2

��

��
�
���

�� 60-1

Stress [ N/mm2 ]Stress [ N/mm2 ]����� 60-1

Stress [ N/mm2 ]

���

���

���
Strain [ % ]

���

���

�
������������������������ � 60-1
� � 60-1
� � 60-1
700
800 �
�
600 �
�
���
���
���
W/B=34%
W/B=34%
W/B=34%
�
��
��
��
�
��
��
��
�
� � 60-2
� � 60-2
� � 60-2
600
700
800 �
�
�
�
��
��
��
W/B=36%
W/B=36%
W/B=36%
�
��
��
��
�
�
�
�
�
���
���
���
���
���
���
���
���
���
���
���
���
���
���
���
�
Strain [ % ]Strain [ % ]Strain [ % ]� Fc����������
Fc������� ���������� �� ���������� � ������ � �����������
�
�
���
��
�
���
��������������������
��������������������
�����������������
���������������������������
��������������������
��������������������
���������������������
��������������������
��������������������
���
���
��
��������������������
��������������������
�����������������
������������������������
��������������������
��������������������
�
���
��
�
���
��
�
���
�
��
�
��
���
�
��
���
�
�
��
���
��
�
���
�
�
�
�
���
�
��� ��� ��� ��� ��� ��� ��� ������� ��� ��� ��� ��� ��� ��� ������� ��� ��� ���� ��� ��� ��� ���
Temperature[ �]Temperature[ �]Temperature[ �]���� ��������������� ������������ �������� � �������� � � ��������� � � � � � � ��������
��
Stress [ N/mm2 ]Stress [ N/mm2 ]���Elastic modulus [ x1000 N/mm2 ]Strain at maximum compressive strength [ % ]Stress [ N/mm2 ]���Strength [ N/mm2 ]

�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�

���������������������������

��������������������������

������������������������������

���������

���������������������������

���������� � � � �a������������������������������ ���� � � ��������������

��������������������������

3

� b�

2

�

� c� � d � � B,20

�������������

���������

������������������ � � � � �� �������������������� ������������������������

��������������������������

��������

���������������������� ��������������������������

��������������� �������������������������� � � � � �� �������������������������
� B,20���������������������� ���� � B,20 ������

���������������������������
��������������

������������������� �����������

�����������������

���������������������������� ��������������������������

�������������������������������

���������
133

�

�
��� ����������

�
�
�
�
�
�
�
�
�
�

a

b

c

d

������ �� � ������� �� �������� �� � ����������� �� �� ������� �� �������� �� � ����������� �� � ������� �� �������� �� � ����������� �� �� ������� �� �������� �� � ����������� �� � ������� �� �������� �� � �

����

��

��

��

����

�����

�� ����� ������ ������ ������ ����

���������������������� �������

������ �������� �������� �������� �� � ������� �� �������� �� � ����������� �� � ������� �� �������� �� � ����������� �� � ������� �� �������� �� � ����������� �� � ����������� �� � ������� �� ��� � � � � ��� � � � ���� � � � � ���� � � � ������������������������������
��������������������������

������ ���������� ��������������������
�m��

2.0� 10� 3���������� � � � k � e����������������

��������������������� ����� ���� � � ��������������
�������
� � B,20 � �������
�6

�3������� k � 8.06� 10 � � B,20 � 1.83� 10 ������ � � ������
��������� �����������������������������
��������������������������
���������������������������
����������������������

������������������
��������������������������
����������������������������

�
�

n�

�

� � �
�
�
� �� �n�n� � 1� ������������
���������������������� c ������������������� � ���������������

�������������� ����� �� ���������

������� � ���������������

������������������� � �n� �����������������������

����������������������������
�������������������������
��������������������������
��������������������������
���������������������������
�����

�
�
�����
�
�� ���
��� ����
��� ����
��� ����
��� ����
�
����
�
�
�
������

l
����
����
����
����
����
����

m
��������
��������
��������
��������
��������
��������� ��������������������������
�������������������������
���������������������������
�������������������������
��������������������������
�������������������������

���������������������

�����������������

����������������� ��������������������������

���������������������������

�3

� 1.5�10 ��������� n� � 10.7e�� � � � � � � � � � ������ ���������������������������
����������������������������
�������������������������
�������������������������
134������������ ����������� ����� �����������������������������

��� ����� E� ��������������� ����������������������������c ��� ���������� E� � l � e ������������������������������� � � � �� � ����������������� � � � � ��������������������

����������������������������

���������������������������
��������������������������
�����������

�
�
�

�

���

���

���

� � 8 0 -1������
������

������������
������

��
��

���

���

���

�
���

���

���

���

���

��
��

���

���

������
������

��
��

2

��

�
���

���

���

���

���

20�
W /B=3 4 %��������
������

��
��

�
���

���

���

��
��

200�
W /B=3 6 %

���

���

��

������
������

��
��

�
���

���

500�
W /B=3 6 %��������
������

��
��
��

���

���

���

���

�
���

��

���

���

���

���

St rain [ % ]St rain [ % ]St rain [ % ]���� � 6 0 -2

2

���

��

��

���

���

Stress [ N/mm ]2������
������

Stress [ N/mm ]�����St rain [ % ]� � 6 0 -2

� � 6 0 -1300�
W /B=3 4 %

���

��

���

���

���

���

St rain [ % ]

���

���

� � 6 0 -1

���

St rain [ % ]Stress [ N/mm2 ]

��

���
600�
W /B=2 8 %

��

��

���

��

St rain [ % ]Stress [ N/mm ]������
������

2�����������
������

� � 8 0 -2

Stress [ N/mm ]Stress [ N/mm2 ]

���

100�
W /B=2 8 %

�
���

��

�
���

���

���
� � 8 0 -2

���

700�
W /B=2 6 %St rain [ % ]

���

���

���

��

St rain [ % ]����� � 8 0 -1

��

��
�
���

400�
W /B=2 6 %
2

��

���

Stress [ N/mm ]800�
W /B=2 2 %2���Stress [ N/mm ]Stress [ N/mm2 ]� � 100��������������������� ���������������������

�
����
��

��� �����������������������
���������������������������

������������������������ �����������������������

���������������������������
�������������������������� � � � � � � � � � � � � � � ������� � ���� ��������

��������������������������
��������������������������
���������������������������
������������������

������������������������� ������������������������������
��������������������������

�������������������
���������������������������
������� ���������� ��������
�������������������������
�������������������������
��������������������� � �������� ��������������������������

���������������������������
�������������������������
������������������������������

���������������������������
������������������ ��������
��������������������������������

��

Sandor Popovics�A NUMERICAL APPROACH TO THECOMPLETE STRESS-STRAIN CURVE OFCONCRETE�CEMENT and CONCRETE RESEARCH�
Vol.3�pp.583�599�1973

135

�

�
�

������������������
Damage Control in Concrete Structures��� ���
���������������
��������������

This paper presents author’s experimental studies on mechanical behavior of concrete structures under seismic
loading. Three topics are presented. The first one is the study on influence of beam elongation to structural behaviorof the frame under seismic loading. The second one is the study on degree of cracking damage of RC columns underseismic loading. Last one is the study on mechanical behavior of PC Mild-Press-Joint under seismic loading whichhave been carried out these days. Author refers to the direction of design concept of concrete structures from now on
through presentation of three topics.

Key Words : concrete structures, damage control, PC Mild-Press-Joint, residual drift,crack width�������
������������������������

�������������������

����������������������������

������������������������

����������������������������

��������������������������

��������������������������

���������������������������

��������������������������

��������������������������

�������������������������

�������������������������

��������������������������

�������������������������

�����������������������������

�����������������������������

�������������������������

��������������������������

���������������������������

���������������������������

�����������������������������

������������������

���������������������������

���������

���������������������������
��������������������������

��������������������������

���������������������������

����������������������������

���������������������������

��������������������������

��������������������������

���������������������������

���������������������������

��������������

��������������������������

����������

��������������������������
����������������������������
���������������������
��������������������������
��������������������������
��������������������������
���������������������������
������
136�������������������������
���������������������������
������������
�
�
�
�

�

�
�

�
������

����������

��������������������������

�������������������������

��������������������������

���������������������������

��������������������������

���������������������������

�����������������������������

��������������������������

���������������������������
��������������������������
���������������������������
���������������������������
��������������������������
�����������������������

�
�

�

�

��������������������������

��������������

������������

�������������

137

坂田

�
����������������

��������������

�����������

�

�
�
�
�

�
�������������

����������

�������������

�����������������������������

����������

����������������������������

����������

���������������������������
�����������������������������
�������������������������

�������������������������

��������������������������

����������������������������

��������������������������

��������������������������

���������������������������

��������������������������

�����������������������������

���������������������������

����������������������������

������������������������������

���������������������������

���������������������������

����������������������

��������������������������
��������������������������
����

�
� 138

�
�������
�������������������������������
��������������������������

�����������������������������

������������
������������
���������������
������������
����������������
�������������
���������������� ��
������ �����
������ �����
������ �����
������ �����
������ �����
������ �����

��
�����
�����
�����
�����
�����
�����

�
��� ���

������������

����������������������������

�������������������������������

�������������������

����������������������������

�����������������������������
���������������������������
���������������������������

������������
������������
��������

���������������

����������

����������������������

������������� �����������������������
�����������������������
�����������������������

�����������
������������ ����������������������
����������������������

�
�

�����

����

�����

����

�����

�

�������������������������

��������������������

��� ����������������������
������������������������

���� �����������������

��������������������������
����������������������

���
���

���������������������
������������
�������������������������

������������������������������

�������������������������������

������������������������������

���������������������������

������
������
������ ��������
�

���

���

���

���

���

���

���

��������������������

������������������������

��������������������

�

���

�

��������������������������

������������������������

����������������������������

���������������������������

��������������������������

��������������������������

���������
����������������������������� �����������
���������������������������

���������������
������������������������
��������������������������
139�
�����������������������������
��������������������������
���������������������

�����������
����������
�������������������������
����������������������������
�������������������������
�������������������������

��������������������������������

��������������������������

�������
�����������

��������������������
���������������������������

�������������������������

�����������������������������

��������������������������

�������������������������������

��������������������������

����������������������������

���������������������������

����������������������������

�������������������������

������������������

���������������������������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � ��
� r w / w �����������������������

��������

�������������������������
��� r w / w ���������������������
���������������� r w / w ��������
���������������������������
���� r w / w ���������������������
�������������
��������������� D a f �������
���������������������������������Daf � 110� f ���������
��������������������������
��������������������������
����������������������������
���������������������������
���������������������������
����������������������������

���������������������������
������������������������

���������������������������

��������������������������

���������������������� � w ����������������������������

������������� l s ������������
���������� l s ���������������

��������������������������

������������������������������

Das � � � �w � ls � � ������������������������������

������������������������������

�w � � 1.4 � 10 � � s � 0.2 ���������������������������������

� s ����������

������������

�

3

�

�����������������������������
�������� D af � D as �������������

�(���)����� FC � 50 N /m m �����������

���������������������

�����(��PCaPC)����������������rDa �

Daf � Das
A

�

�

�

����

�������������������������
2�����������������������������
���������������������������

���������������������������

�����������������������������

���������������������������

���������������������������

���������������������������

����������������������������

� 140

�
���������������������������
��������������������������
���������������������������
���������������������������
��������������������������
��������������������������
��������������������������
�����������������������������
�������������������������
������������������

���������

�������������

�����������������������������

�����������������������������
�������������������������������
����������������������������
���������������������������
�����������������������������������
��������������������������
���������������������������������
���������������������������
�������������������������������
������������������������
���������������������������

�����������������������������

�������������

���������������������������������
������������������������
�����������������������������
�������������������������
����������������������������
�����������������������������
���������������������������
�����������������������������
���������������������������
���������������������������
��������������������������
������ ��� ��������������������

���������������������������������������
��������������������������������
��������������������������������
��������������������������� � � � ������ � � � ����� � ������������ � �����
����������������������
���������
�������������������������
���������������������������
�������������������������

������������

��������������������������
���������������������������
����������������������������
��������������������������
��������������������������
������ �������������������������������
������������������������������������������
������������������������������������
�����
141

�
����

����

PC33-90�������

PC33-90
Q

Q
���

B

B

�������

����������

�������
-Q

�����������

B

B

��������
����
-0.04

-0.03

-0.02

-0.01

0

0.01

0.02

0.03

0.04

-0.04

-0.03

������

250

PC33-90

0

0.01

0.02
0.03
0.04
�����(rad)PC42-90����

PC���������

200

60

150

40

��������

100

20
0 +1/400 +1/200 +1/100 +1/66 +1/50 +1/33 +1/25
�����(rad)�����������������������

�

50������������
0

0

0.01

�������������������������
�������������������������� � � � � � � � � � � � � � � � ������� � � ����������������� ��������������������������
������������������� �����������������������������
�������������������������
�������������������������
������������������������������
����������������������������
��������������������������� ��������������������������
�������������������������
������������������������
������������������ ������������������������
��������������������������
�������������������������
������������ ������������������������
���������������������������
�����������

0.02

0.03

0.04

0.05

����������(rad) ������������� ������������������������

� 142

-0.01

�
�
����������MR (kNm)�PC42-90N
80 PC42-90-0.02�����������������������

�����������������������

100��������
�����������

�����(rad) �120��������
����

-Q
����

����������������

�16

�cr =Vj�/bjDj�(N/mm2)
PC55-50��������
�����������

PC55-9012 �����������

PC33-908��������
����������

4

RC33-50ft�(N/mm2)

RC55-50

0

1

2

3

4

5

6�

�������������������

�
2

25

Fj=Vj�/��bjDj�(N/mm )20
15PC55-90

PC55-50������������
��������

RC55-5010��������������

5
0

20

40

60

�B�(N/mm2)80��������������������

�
�

100 �

�

�

�
�������� �

�

�

�

�

��������

����������

���������� ����������������������������

�������������������������� �����������������������
�������������������������
����������

������������ �����������������
������� �����������������
�������������������������
�������� �����������������������
�������������������

��������������������� �������
����������������������� ���������������������������
����������������������� ���� � � � � � � � � � � �� � ��� � �� ���� �������
���������

���������������������� ������
�������������������������
���� ������������� �� �������� ������ �������������������

����������������������������
������������������������
��������� ���������������� ���������������������������

6)

K Nakano, K Tanabe, Y Matsuzaki, A Wada, H Sakata
et.al. �� ������������� ������ ��� ����������� ��������� ���������� ����������� �������������������� ���������
���������� ����� ���� ������������������ ����� ������
����������� ��� ����������� ������������� ��������
�������

�����������������������������
�����������

���������
��������������������������
���������������������������
��������������������������
�����������

�������
�������������������������
���������������������������
��������������������������
��������������������������
��������������������������
���������������

����
��

�

��������������������������
��������������������������
�������� ��������������������

143

�
�

�������������������������
������������������
Active Confining Effect and Shear Crack Behavior
for R/C Columns Prestressed Laterally��������������������
Yasuji Shinohara, Kakuya Miyano and Hiroshi Watanabe�1��������������2���3����������

Experiments and 3-D FE analyses were performed on reinforced concrete columns laterally prestressed by the shear
reinforcements to study the influence of the active confinement upon shear strength and crack behaviors. The relation
between the width of shear crack and the strain of reinforcement has been proven by measuring every crack overreinforcements and gluing three strain gauges on reinforcements. With increasing the lateral pressure, shear crackstrength and ultimate shear strength have increased proportionally, shear crack patterns have changed appreciably,
and the widths of cracks have decreased drastically. The FE analyses using smeared crack model cannot evaluate alocalized crack accurately but can provide valuable information about the total damage.

Key Words : Lateral prestress, Active confinement, Shear crack behavior, Smeared crack model,
3-D finite element analysis, Shear damage evaluation������

���������������������������

��������������������������

��������������������������

�������������������������

��������������������������

��������������������������

����������

��������������������������

��������������������������
��������������������������

���������
����� �����������

���������������������1), 2)���

� �������������������������

���������������������������

�������������������������

��������������������������

�����������RC��������LPRC����������������������������

�2�������������1) �������RC��

��������������������������

�������������������������3)��

���������������������������

��������������������������

����������������U6.4����������

������������������������
���������������������������
�������������������������
��������������������������
���������������������������
�������������������������
��������������������������
��������������������������
�������������������������
�������������������������
144� � � � � � � � � ��� � � � � � � � � � � � ������� ������

��� b=D
M / QD�� (mm)
RC
340
1.3
LPRC

pw
(%)
0.29

� wp
�L
(N/mm2) (N/mm2)
0
0.0
0.30
536
1.6

�0 / �Bb�D=������, M/QD=�������, pw=�����,�0=��������, �B=�����������, �wp=���������, �L=����������=pw�wp�

�D13�������������������

�����������������������������

��������������������������

�����������������������������������

�40 %�37 %�45 %�������������������

����������������

���������������������������� ������������������������

����������������������������

�������������������������

�������������������������

������������������������������

��������������� � L �=pw � wp ������

��������������������������

���������������������������

����������������������������

���������������������������

���������������������������

78.9 78.9

900�������
�

900
U6.4@60

50 80 80 80 50
340��������������������������
���������������������������
�
���
����
������������������� � �����
�
U6.4@60
�8-D22
D13@60���������������������������
���
D22
U6.4@60
�� 78.9 78.9 78.9 78.9
50
240
50
315.6
��������������������������
�
�����
�
340
���
���
��
�
���
����
� � ���� � 0 ��� � � ���������������
����
�t=40
�
�
+Q
+Q ��
�
����������������
7
�
�
6
���
5
�
�
4
3
�
�
2
1
�
�
0
-1
�
�
-2
roller
-3�
�
�
-4�
-5�
2000kN jackparallel crank
�
�
-6�
-7�
�
�
�
��
78.9 78.9 78.9 78.9
�
500kN jack500kN jack��
� 78.9 78.9
157.8
315.6
Specimen��
screw jackscrew jack���� ����������������������������
� N mm2� max � max
� �
�
�t
1
1m
�B
�
�
5
���� �������
G f � 0.1 N mm
�
�
1
�t
�
�
4
�B
W mm
� N mm
W1
W2��������
�������������
������������
��w���� �
���������
Ec
W2
�
�max
�t
W1
B
2
2
����
� �� N/mm2
�
N/mm N/mm
mm
mm
�
0 w’
�
�
�
�
w
� RC
�
50.8
-0.002 3.51E+4
2.9
0.031
0.15
0.2
w' �
�������sin �
� LPRC 46.5 -0.002 3.45E+4 2.9
�
0.031
0.15
0.2
� ������������������������������������������
����� ������������������
����� �������������������������� �����������
� N mm 2
�y
� max
Es
� ��
�y
������������������������
2
2
2(N/mm ) (N/mm ) (N/mm )Es���������������� �� �����������
1196
1281
1.92E+5
� D22
�� y
1459
1499
2.04E+5� �� ������������������������
� U6.4344
488
1.92E+5��������
����������������������������
� D13���� ���������������
���������������������������
�����������������������������������
���� ����������������
�����������������������������
2��������������������������

������������������� ������������

�������������������������

����������������������������
145

篠原

2

���������������������������

�������������������������

���������������������������

�������������������������

����������������������������

��������������������������

�����������������������������������

�����(3��2�)����������������

�������������������� ��������

��������������������������

�������������������������������� ����������������� expQsc�����
��������������exp�sc (=expQsc/bD)����

����������������������� �����f ( I1 , J 2 ) � � I1 � J 2 � k � 0���2 sin �3 (3 � sin � )c
3 (3 � sin � )I1 � � 1 � � 2 � � 3�������������������exp�su��������

( 2)

6 cos �k��������L�������������������

(1)

���L�����������������������
������������� exp�sc���B��������

((33))

������������������������� exp�su

( 4)

�

J 2 � (� 1 � � 2 ) 2 � (� 2 � � 3 ) 2 � (� 3 � � 1 ) 2 / 6������������B������������1)��

((55))

���������������������������� � ������� � ����� ����������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �L=0 ����������������������������

�L=2.6N/mm2�������������������

���������������������������������

���������������������������

������������������������������������
( 6)���������������������������

(1 � 4 3� ) � 0 � � �

1

(7 )

4 3

������������������������
����������������� �� ������
��������������������������
��������������������������
��������������������������
��������������������������
��������������������������
����������������������� ������
��������������������������

������������������
����� ������������������� ������������������Q����R�
���������������������������
�������������������������
�������������������������
��������������������������
RC�������1/100��LPRC����1/67������������2)����������������
��������������������������
�������������������������
��������������������������
����������expQ������FEMQ������1)�
������ calQ�������������������
146

�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�

1000
800

��

���

600
400

Q (kN)f ( I 1 , J 2 ) � (1 � 3� )� B � (1 � 4 3� )� � 3k � 0

200-0.025-0.0150-0.005
-200

���
0.005

0.015

0.025

-400
-600
-800

�����������
����������

-1000

R (rad)

1000
800

����

���

600
400

Q (kN)

��

200-0.025-0.0150-0.005
-200

���
0.005

0.015

0.025

-400
-600

�����������

�
-800 ����������
-1000
�R (rad)����� �����������
������� ������
�
�
�
Q
Q
���
exp scexp suFEMQscFEMQsucalQsccalQsu
� ��
(kN)
(kN)
(kN)
(kN)
(kN)
(kN)
� RC
515
617
495
655
496
648
� LPRC
611
762
577
747
606
725
�
Qsc =���������(��), expQsu =�������(��)� exp
FEMQsc =���������(FEM), FEMQsu =�������(FEM)� calQsc =���������(�� 1), calQsu =�������(�� 1)������������������������������������
�������������������������
�������������������������
��������������������������

������������������������
1.0

0.20
0.15

0.6

exp � su / �B

exp � sc / ��B

0.8

0.10

0.4
0.2

0.0

1.0

2.0
3.0
2
� L (N/mm )Q = 550 kN

���: RC���: LPRC

0.00
0.0

4.0

��������������

Qmax = 655 kN

Q = 650 kN����������

0.05

���: RC���: LPRC

0.0

1.0
2.0
3.0
2
� L (N/mm )0 �����

4.0

� 10

� 20

���

Qmax = 747 kN������������
� 30

� 40

� 50

���������������

������������

���� �����������

6.0

8.0

���: RC���: LPRC
2
exp � su (N/mm )8.02
exp � sc (N/mm )

�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�

4.0
2.0

��: 1.12
����: 12%

0.0
0.0

2.0

4.0
6.0
2
FEM � sc (N/mm )8.0��������������

6.0

���: RC���: LPRC

4.0
2.0

��: 0.98
����: 7%

0.0
0.0

2.0

4.0

6.0

2
FEM � su (N/mm )8.0

Q = 550 kN

Qmax = 655 kN����������

Q = 650 kN

Qmax = 747 kN������������

������������

����� �����������
������ ������������

0.0 � 0.1 � 0.2 � 0.3 � 0.4 � 0.5 � 0.6 � 0.7 � 0.8 � 0.9 � 1.0

�����������������

�������������������������
����������� � ��������������

�������������������������

����� �� ��������������������

��������������������������

����������������������������

�������������������������

�������������������������

���������������������Q ��������

���������������������������

����������������������������

��������������������������

��������������������������

��������������������������

��������������������������

���������������������������� � � � � � � � ��� � � � � � � � � � � � � ����Q ����� ��������������������

Q ����� �������������������������

���������������������������

���������������������������

��Q ����� ���������������������

���������������������������

���������������

�������������������������

��������������������������

��������������������������

��������������������������

��������������������������

��������������������������

��������������������������

������������������������

���������������������������

���������������������������

��������������������������

���������������������������

������������������������������

�������������������������

������ �������Q ����� �����������

���������������������������

����������������������������

���������������������������

�������������������������
147

���������������������������

0.05 mm
0.18
0.31
0.42
0.52
0.60
0.62
0.62
0.62
0.60
0.52
0.42
0.31
0.18
0.05 mm����������������������������
���������

��

0.10 mm
0.30
0.51
0.65
0.76
0.81
0.83
0.84
0.83
0.81
0.76
0.65
0.51
0.30
0.10 mm�������(1) RC: Q max= 655 kN������ � 0

�

0.05

���

���

(1) RC: Q=570kN(2) RC: Qmax = 655 kN����(2) LPRC: Q max = 747 kN
�

0 .1

�

0.15

�

0.2 �

����� ���������������������

����������������������
����� ������������������
���� ��������������������������

�����������������������������

.025E-1��������������������������
�������������������������

��������������������������
��������������������������
�����������������
������������������������
��������������������������
���������������������������

�������

��������������������������

����������������������������

.050E-1.075E-1.100E-1.125E-1.150E-1����� �����������������������

�������������������������

��������������������������

���(4) LPRC: Qmax = 747 kN�����������

��������Q ����� ������� ��� ���������

����������������������������

���(3) LPRC: Q=663kN

7
6
5
4
3
2
1
�0
-1 0
-2
-3
-4
-5
-6
-7

Yield point

Yield point

After prestressed�+�0strain (µ)
8000 0strain (µ)
40008000 0strain (µ)
40008000 0strain (µ)
4000

8000

�0

�0
����

�+

�0

�+

4000

After prestressed

�+

���

(1) RC: Qmax=655kN

�-

����

���

(2) LPRC: Qmax=747kN

�������������������������

����� �������������������

��������������������������

����������������������������

�������������������������

�������������������������

����������������������������

��������������������������

����������������������������
���������� � � ��������������

��������������������������

�������������������������� ������������ ���� �������� ������

���������������������������

��������������������������

�������������������������

�����������������������������

���������������������������

�������������������������

�������������������������

����������� ���� ��������������

���������������������������

�������������������������

148��������������

����������������������������

�������������������������

����������������������������

���������������������������

����������������������������

��������������������������

�����������������������������

��������������������������

���������������������������

����������������������������

�������������������������

������������Q ��������������
�������������������������������

�������������������������

���������������������������

��������������������������

��������������������������

���������������������������

��������������������������

��������������������������

������ ������������������������

��������������������������

������������������� ��������

��������������������������

�������������������������

���������������������������

���������������������������

������������

�������������������������
���������������������� ���������
������������� ����������������
��������������������������
�������������������������
���������������������������
��������������������������
��������������������������
���������������������������

1.0
0.8

�: RC (Qmax=617 kN)

0.6

������=-3

0.4

�: LPRC (Qmax=762 kN)

0.2������=-4

0.0
0 50 100 150 200 250 300������������ D d (mm)����� �������������������
800
700
����� Q (kN)� cal w (mm)� cal w (mm)� cal w (mm)� cal w (mm)

�
� 1.5
1.5
��: 1.24
��: 1.24
� 1.2 ����: 0.53
����: 0.75
1.2
�
0.9
0.9
�
0.6
� 0.6
� 0.3
0.3
� 0.0
0.0
�
0.0 0.3 0.6 0.9 1.2
1.5
0.0 0.3
0.6
0.9 1.2
1.5
� exp w' (mm)� exp w' (mm)�RC ���
LPRC ���
�(1)�����������������������
�
� 1.5
1.5
��: 1.22
��: 1.27
� 1.2 ����: 0.68
����: 0.82
1.2
�
0.9
0.9
�
0.6
� 0.6
� 0.3
0.3
� 0.0
0.0
�
0.0 0.3 0.6
0.9 1.2
1.5
0.0
0.3
0.6 0.9 1.2
1.5
� exp w' (mm)� exp w' (mm)�RC ���
LPRC ����(2) ����� 3 ���������������
������� ��������������������
������ ���������������������

����� w (mm)���������������������������

600
500
400
300
200

RC �
RC �
LPRC �
LPRC �

100
00.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20
����� exp w max (mm)����� ����������������

���� ������������
�������������������������
����� ����� ������������� ���� �������������������� ���� �������
���������������������������
��������������������������
��������������������������
�������������������������
��������������������� ���� �� ���� ���������������������������
��������������������������
��������������������������
�������������������������

149

��������������������������
�����������������������
7

7

�������

6
5

FEM �
FEMw

4
3

6
5
4
3
2

2
1

1

0

0
-1

Strain
�calw

-1
-2

-2
-3

-3
-4

-4

-5
-6

Microscope�expw�

-7

-5
-6

7
FEM
�FEMw

Strain�calw

Microscope�expw�

-7

6
5
4
3

FEM
�FEMw

2
1
0
-1

Strain
�calw

-2
-3
-4
-5
-6
-7

Microscope
�expw

0.0
0.5
1.0
1.5
0.0
0.5
1.0
1.5
0.0
0.5
1.0
1.5
Total crack width (mm)Total crack width (mm)Total crack width (mm)������������
�������������
�������������

RC: Qmax=655 kN

LPRC: Q=663 kN

LPRC: Qmax=747 kN����� �������������������
�����������

������������������������������
�������������������������
������������������������� ������������������������
������������������ ����������������������
�������������������������� ������������������������
������������������������
���������� �����������������������
�����������������������
�����������������������
�����������

������������������������������
�������������������������
��������������������������������
������������������������

������� ��������������������������
��������������������������
����������������������������
��������������������� ��������������������������
�������������������������
���������������������������
������������������

150

��� �������������������������
�������������������� ����������� ������ ����������������
�������������������������
������������������������������
��������������������������� ������ ��� ��� � ����������� ��� ����������� ����������
���������������������������������� ��������������������������
������������������������
��������������������������������� ������������������������������������������������������
����������������������������������������������������������������������������
Hysteresis Model of Structural SteelConsidering the Bauschinger Effect���� ���� ������� ��� ���������������������������������������������������
�������������������������������������

The relationship between true stress and true strain of structural steel was simply modeled considering the
Bauschinger effect. This hysteresis model is composed of skeleton curve based on the material test result,
Bauschinger part modeled as a function of the cumulative strain in the skeleton curve and elasticity unloading part.
The analytical result of the beam which applied this hysteresis model was compared with experimental result. The
analytical result and the experimental result showed the good correspondence in not only load deformation
relationship but also deformation of skeleton curve as an index to the plastic deformation capacity of member,
moment-curvature relationship and hysteresis of strain. Though the hysteresis model is simple, it is enough effectivein order to analyze the behavior of steel member in the plastic range.

Key Words : Structural Steel, True Stress - True Strain Relationship, Bauschinger Effect��������������������������
��������������������������

��������������������������

�����������������������������

��������������������������

��������������������������

���������������������������

��������������������������

�������������������������

������������������������������

��������������������������

��������������������������

�������������������������

��������������������������

�������

��������������

��������������������������

�������������������������

��������������������������

��������������������������

�����������������������������

���������������������������

�������������������������

��������������������������

�����������������

���������

����������������������� �������������������������� ������������������������������

���

��

��������������������

������������������������

�������������������������

���������������������������

�������������������������

������������������������
������������

�������������������������������� ���������������������������

��������������������������

��������������������������

��������������������������

�������������������������������� ��� �����������������������

�������������������������

���������������������������

��������������������������

�������������������������
��������������������������

151

�

山田

���

� �������������������������

�������������������������

200�����������������������������

������ � � ��������������
40� ����������������������� �� �

�������������������������������� ����������������������������������

R=0.25�� ������������������������������ � �� � �� � ���������������������������

����������

�������������������������������

����������������������������
�������������������������

500��������������������������
400������ (MPa)���������������������������
����������������������������
�����������������������������
�������������������������
����

300
200
SS400
100

�
��������

0� ��������������������������

��������������������������������

��������������������������
�������������������������

10

15

20

25

30

35

40

�������������������������

5

SS_P1

4

���������������������������

3���� (%)

��������������������������

5���������������������������
��������������������������

0�����(%)

����������������������������
����������������������

SN400

SN_P2

2
1
0
-1
-2
-3
-4
-5

�

��������������������� ��������������������������

������������
����������������������

��������������������������������
�������������������������

�

����

�������������
��

���

����

�����

�����

���

����

�����

���

���

����

��

�����

���

���

����

��

���������

����������

����������

����

� �
���������������
���� ��

�

���

�����

����� ���������

�����������

���������� ���������

�����������

���������� ���������� ��������

���������� �����

�������

���������� ���������

�����������

���������� ���������

�����������

���������� �����

�������

152

�������

����������

�

�
�
�
�

�
�

���

���������

��������������������

������������ ������������������������
��������������������������
���� � � n � ��������������������

�����������

n�������������������������������
������ t � � t � ����������
� �

�
�

t
t

� � �1� n � �� n � �� � ln �1� n � � �

�

�

����

�

�

����

����

�����
��������� �������������

��������������

�� �������������������������
���������������������������

���������������

����������������������������� � �

�������������������������

�

�S

t

t

��������������������������
E � 205,940�kN / mm 2 � ������ � t � s ��������
�������������� � t � B ���������� �� �

�t S
���tan-1E�ttan-1E���������������������

+

t S
���

�S

t

�

����������������� �����

�������

+

�
t S=
t S+
t S
���
���
���
t�B
� �� � � ������������������

��������������������������
�������������������������
���������������������������

tan-1E�������������������������

�B

tan-1E��������������������������

t

�t�B

�������� ������� ��������������
����������������������������

���������������������������

������������

��������������������������
��������������������� t � BS ��

�
0.08

�(3)

��������������������������
0.06

��������������������������

SS_05

� t�B

���������������������������
�������������������������
�������� � t � B ���������������

SS_P1
SN_05
SN_10
SN_P2

� ����� � t � B ������������������

0.00
0.00

� � t � B ������������������ �� t � s �

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

�� t�S����������������������������

������������������������
������������

�������������������

� t � B � 0.33 � �� t � s ��

SS_S5

0.02

������������ t � BS ������ � B �����

��
�

SS_10
0.04

�
����

�
�

�
153

�

�
� �� � B �����������������������

�Bt��������������������������� �� ��

�BSt��������������������������
��������������������������
� B ���� � t � B ������������ � B � � t � B ����� ��B�t�BS�� ��������������������������
������������������� B � 0.67 � �� �� ��
�����

tan-1E

��t�B������������� �������������������������
��������������������������� ��� �� �

�������������������������

�������������������������������
��������������������������
���������������������������

���������������������

��
1��������������������������
������������������������

0.8

�������������� ������� ����������

SS_05

�(4)

0.6

SS_10

�B

�������������������������
�������������������������

SS_S5

0.4

SS_P1

��������������������������

SN_05

0.2

�������������������������
��������������������������

0�������������������������

SN_10
SN_P2
0

0.02

0.04

0.06

0.08

� t�B

�������������������������

�����������

���� � B � � t � B ��������������������������������
���������������������������
���������������������������
�t�����������������������������

�������������������������

t�

t S
���

t S
���

t�y

t�y

���������������������

����������������������������
��������������������������
��������������������������
���������������������������
�������������������������
�����������������

154

�

�

t
�

���������������������������

t
�
�

�

�� � �

-t�yt B=0.33���
t S
��

-t�y

t B=0.33���
t S
����������������

�
500

500

SS_05

SN_05

400
300

200

200

(MPa)

300

100
0

100
0

t��

t��

(MPa)

400

-100

-100
-200

-200
-300

����

-300

����

-400

�����

-400

�����

-500
-0.05-0.04-0.03-0.02-0.01 0-500-0.05-0.04-0.03-0.02-0.01 0

0.01 0.02 0.03 0.04 0.05

t �(1)SS_05(5)SN_05
�

�

500

500

SS_10

SN_10

400
300

200

200

(MPa)

300

100
0

t��

t��

(MPa)

400

-100

100
0
-100
-200

-200
-300

����

-300

����

-400

�����

-400

�����

-500
-0.05-0.04-0.03-0.02-0.01 0-500-0.05-0.04-0.03-0.02-0.01 0

0.01 0.02 0.03 0.04 0.05

t�t

0.01 0.02 0.03 0.04 0.05

�(6)SN_10(2)SS_10

�

�

�

500

500

SS_S5

400

300

(MPa)

200
100
0

t��

(MPa)
t��

SN_P2

400

300

��

0.01 0.02 0.03 0.04 0.05

t �

-100
-200
-300

����

-400

�����

-500
-0.05-0.04-0.03-0.02-0.01 0

200
100
0
-100
-200
-300

����

-400

�����

-500
-0.05-0.04-0.03-0.02-0.01 0

0.01 0.02 0.03 0.04 0.05

t �

0.01 0.02 0.03 0.04 0.05

t �(3)SS_S5(7)SN_P2

�

� �

500

�������������������

SS_P1

400

t��

(MPa)

300

0.14

200
100
0
-100
-200

����

-400

�����

-500
-0.05-0.04-0.03-0.02-0.01 0

0.01 0.02 0.03 0.04 0.05t���������������������

SS_10
SS_S5

0.06

SS_P1

�
� 0.04��
� 0.02

SN_05
SN_10
SN_P2

�

(4)SS_P1

SS_05

�

-300

� 0.12
�
�
� 0.1
�
�
� 0.08
�
�

0

0

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

0.14

����������(����)�������������������

155

�

�
�
500

�����

(MPa)

�
�
� 400
�
�
�
� 300
�
�
�

SS_05
SS_10
SS_S5

�
�
� 100
�
�

SN_05

�

200

SS_P1

SN_10
SN_P2

�
0

0

100

200

300

400

500

�����������(����)(MPa)�������������������

����� ������������������������
��������������������������
��������������������������
���������������������������
���������������������������
�������������������������
�������������������������
��������������������������
�������������������������
�������������������������
�������������������������
��������������������������
��������������������������
��������������������������
�������������������������
��������������������������

�������������������������������
������������ ���� �����������
��������� ������������� �������
�������������������
������������������������ ����� �����
����������������������� ������������������������������������������
���������������� ����������������
������������������������������
����������������������������������������
����� ���������������������������
������������������� �������
�������������������������������
����� ������ ���������������������
���������� �����������������
����������������������
��������� ������ ��������������
��������������������� �����
���������������������������������
�������� ��������������������������� � � � � �� � � � � � � � � � � � � � � � ��������������������������
�������� ������ ������ ������ ������
������������������ ��������
�������������������������������
�������������������� ��� ������
����������������� ���������
���������������������������������
������ ��� ��� ��� �� ��� �������������
����������������� ���������
���������������������������������

��������������

������ ��� ��� ��� ���������������
������������� �������������
������������������������������

�

�

�

�

�������������������������

�
�

�

�

�

�
�

156

�

�
�

����������� �
Graphitization of Glass-like Carbon������� ������� ������� �������
����������������������������������������������������������������������������
�������������������������������
�Glass-like carbon (GLC) is one of the homoatomic carbon alloys because it shows sp, sp2, sp3 signals in Raman
spectroscopy. Generally GLC is made by the carbonization of thermosetting resin as Furan resin, Polyimide resin etc.
The stable phase of carbon in ambient pressure and high temperature is graphite, but GLC is very stable even if it isheat-treated at 3000�. However GLC can be changed into graphite with molecura arrangement of aromatic carbons,specificity of surface and stress assistance. To make easy the rearrangement of graphite some kinds of decomposition
at high temperature is effective, because the bonding in graphen sheet is covalent and it required high activationenergy for rearrangement. This paper reviewed the graphitization of GLC in the above view point.

Key Words : carbon, glass like carbon, carbon alloys, graphite, carbonization, GLC

������

���������������������������������

��������������������������

�������������������������

���������������������������

����������������������������

������������������� ����� ���� ������

���������������������������

�������������������������

���������������������������

��������������������������

������������������

��������������������������
����������������������������
����������� �����������������

��������������������������
��������������������������������

��������������������������

�������������������������

�������������������������������

������������������������������

��������������������������

�����������������������������

���������������������������

��������������������������

��������������������������

���������������������������

��������������������������

�����������������������������

�������������������������

���������������������

���������������������������

�������������������������

���������������������������

��������������������������

��������������������������

����������������������������

�������������������������� �������

������������������������ �� ��������� �������� ���������� �������� �������� �������� ������

���������������������������

�����������������������������������

��������� �� ������������������������� � � � � � ���� � � �������� ��������� ������� ���������������������������

�������� ����������������������

��������������������������

���������������������������

��������������

�����������������������������

�������������������������������

���������������������������� � � � � � � � � � �� � � � �� � � � � � � � ���� �
157

安田������������������������

���������������������(a)1500�

(b)1800�

(c)2000�

(d)2200�(e)2600�

(f)3000���� ������������������������
������������������������
�������������������������

10nm�����������������

�����������������������

��� �� ��� ������������������
�������� ����������� ���� �� �������������������� ��������������������������������������������
��������������������������������
���������������������������
��������������������������������
�����������������������������
����������������������������
��������������� ������������ ����� ������������
����� �����������2.256 g/cm3 �������
�����������������Kawamura�����
�������10)������GLC����������
��������������������������
��������������

����������������������������
�������� ��

158

�
����

����

� ������������������
���������������������������� �������������������������� �� ������� � ����������������

���������������
������������������������������� ��� ��������������������������
��������������������������

��������������������������

���������

����������������������������������
������� ������ ���������������������������
������������������������������ �����������
�����������������������������������
����������������������������
��������������������������
���������

�����������������
����������������������� ����������� � � � � � � � � � � ������������� � � � � ����������������������������������������������
��������������������������
����������������������������� �� ������ ��������������� �������������������������� ��� �����������������������������

��������������
���������������������������������

�������������������
�����������������������

��������������������������

��������������������������������

�����������������������������

��������������������������

�����������������������������

����������������������������

�������������������������

��������������������������

���������������������������

�������������

�������������������������������

���������������������������

���������������������������
����������� �����������������������������

������������������������
�������������������������������
������������������������

�����������������������������

159

�
����

����
� ��������� ��������������������� ���������� �����������������������������
��������������������������
��������������������������
���������������������������
��������������������������
��������������������������
����������������������������� � ������������������������
�����������������������
���������������� �������
�������� �������������������������������
������������������������
�������������������������
������������������������
������������������

�������
�������������������������
����������������������������
��������������������������������
��������������������������������� ��������� �����������������
���������������������������

�������������������������� ���������
����������������������������������������

�������������������

���������������������������� ���������������������������

��������������������������

�����������������������������

��������������������������

����������������������������

160

�������������������

������������������������������ ��������

������������������������ �����

����� ����������� ����������������

����������������������������� � ��������������������
������������������� �������� ������ �������

����������������������������

������������������� ��������� ���������������

�������������������������
�������������������������������
����������������������������������
�����������������������������
����������������������������
�������� ���������������������
�������������������������
������������������������������
���������������������������
�����������������

4.0

3.5�

3.0�

2.5

� 2.0mm

���HTT1000, HIPed������������������� ��������������������� ����������������������
��������������� ����HIPed at 2500� 200MPa

HIPed at 1750� 200MPa��������������������������
��������������������
������������ �������������������������
�������������������������
��������������������������
���������������������

������������������
�������������������������� ��������������������� ��� ����������������������������������������

���������������� ���������������������������������
161�������������� �� �����������������
��������������������������������
����������������������������

Carbon , Nuclear Engineering. 159-161 (1962).
5)

S.Yamada and H.Sato: Some Physical Properties of Glassy
Carbon, Nature, 193, 261-2 (1962)

6)

S.Park, E.yasuda, T.Akatsu, Y.Tanabe, M.Kakihana andK.Ozawa: Evolution of Microtexture in Furan resin-derived
Carbon with Heat-treatment,Carbon, 33, 1377-1381 (1995).

���������������������� ������ ����������������������������
�����������������������
���������������������

��
9)�����������������������������
K.Fukuyama, T.Nishizawa and K.Nishikawa: Investigationof pore structure in Glass-like carbon prepared from furan
resin, Carbon, 39, 2017-2021 (2001).

�����������������������������
����������������������������
������������������������������
���������������������������
�����������������������������
�������������������������
�������������������������������
�������������������������
���������������������� ���������
�������������� ������������������
������������� �����������������
���������������������

�����
�

����� ��������������������
���������������������������
��������������������������
���������������������������
��������������������������
���������������������������
���������������������������
���������������������������
����������������������������
��������������������������
��������������������������
����������������������������
�������������������������
���������������������������
�����GLC��������������������
�����������������������

����������������������������
��������������������������
��������������������������
��������������������������
��������������������������
���������� ��������������������

�����
1)

E.Yasuda: Carbon Alloys, edt. by E.Yasuda, M.Inagaki,
K.Kaneko, M.Endo, A.Oya and Y.Tanabe, Elsevier 2003.

��������������������������
��������

�������� ���������������������
��������� ����������������������
����������
H.W.Davidson: The Properties of G.E.C., Impermeable

4)

162

10) K.Kawamura, S.Ozawa and H.Endo: Volume expansion ofglass-like Carbon upon high temperature heat treatment,
Carbon, 41, 191-194 (2003).
11) Y.Korai, K.Skamoto, I.Mochida and O.Hirai: Structural
correlation between micro-texture of furan resin and its
derived glass-like carbon, Carbon, 42, 221-223 (2004).
12) Burger, E. Fitzer, M. Heym and B. Terwiesch: Polyimides
as precursors for artificial carbon, Carbon, 13, 149-157(1975).
13) M.Murakami and S.Yoshimura: Highly conductive Graphite
Film Prepared from Pyrolysis of Poly (p-Phenylene
Vinylene), Synth. Met. 14, 207-213 (1987).
14) M.Inagaki, T.Takeichi, Y.Hishiyama and A.Oberlin: High
Quality Graphite Films Produced from Aromatic Polyimides,“Chemistry and Physics of Carbon: vol.26”, Edt by
P.A.Thrower and L.R.Radovic, 245-333 (2000).
��� Y. Hishiyama, A. Yoshida and Y. Kaburagi: Resistivity, hallcoefficient, magnetoresistance, and microtexture of cellulose
carbon films, Carbon, 31, 1265-1272 (1993).���� ��������������������� �����
������������������������ ������
����������������
17) Y.Tanabe, J.Yamanaka, K.Hoshi, H.Migita and E.Yasuda:
Surface graphitization of Furan-resin-derived carbon,
Carbon, 39, 2347-2353 (2001).
��� ��������������������������
�������������������������������� ������ �������������������
���������������������������
20) M.Inagaki and R.Meyer: Stress Graphitization, in Chemistry
and Physics of Carbon vol.26, Edt by P.A.Thrower and
L.R.Radovic,149-244, (2000).
21) E.Fitzer and B.Terwiesch: Carbon-Carbon Composites
Unidirectionally reinforced with carbon and graphite Fiber,
Carbon 10, 383-90 (1972).
��� ��������������������� �����
���������������������������
�����������������������������
23) Y. Tanabe, E. Yasuda and S. Kimura: Microstructuredevelopment of furan resin derived carbon by� hot-pressing,
Ext. Abst. of The 18th Biennial Conference on Carbon, 241242, Worcester, USA. (1987).
��� ������������������������ ���������������������������
��������������������������������
25) K.Fukuyama, T.Nishizawa and K.Nishikawa: Effect of hit
isostatic pressing on nanopore in glass-like carbon preparedfrom phenol-formaldehyde resin, Carbon, 39, 1863-1867(2001).

���������������
��������������������

Recent Development in Soft Solution Processing�
Direct Fabrication of Ceramics Films and Patterns������������������ ��������������������������������������������������������������

�
�

�

�

���������������� ����� ����������
�We are proposing Soft Solution Processing (SSP) where advanced ceramics can be preferably fabricated insolution(s) directly into desired composition, structure, shape, size, location, orientation, etc., in a closed system. We
have succeeded to prepare films of BaTiO3, SrTiO3, CaWO4, BaMoO4, YVO4, LiCoO2, LiNiO2, ZnFe2O4, etc., insolutions at low temperatures of RT-150ºC. The fabrication of patterned films for LiCoO2, PbS, CdS, BaTiO3,
SrTiO3, etc., have also been succeeded in/from solutions at the low temperatures without post firing. The soft process
will contribute to sustainable development of human society.
�

Key Words: soft process, ceramic, solution, film, pattern������������������1)-4)

� ���������������������������� �����������������������������

���������������������������

���������������������������

���������������������������

�������

��������������������������� �������������������������������

�������������������������

��������������������������������

��������������������������

��������������������������

������������

�������������������������������� ���������������������������

��������������������������

��������������������������

���������������������������

����������������������������

��������������������������

���������������������� �� �����

���������������������������� ���������������������������

���������������������������

����������������������������

���������������������������

����������������������������

����������������������������

�����������������������

�����

�����

�����������������������

����������������������������� ��������������������������

�������������������������

��������������������������

�������������������������

��������������������������

����������������������������

���������������������������

��������������������������

��������������������������

���������������������������

��������������������������� ����������

������������������������� ��������������������������
��������������������������

163

�

吉村

������

���������
������
���

���

��

������
�����������
�����������

���������
���������

��������
������ � ������������������������
������ �� ����������������
�����������������������
��������������������� ������ ��������������������� � ��� ������������������������
������ ������������ ���������������

��������������������������
���������������������������
������������������������������ ������������������� ������������ �����
����������� �������� �������

�����������������������

��������������������������� ���������������������������

����������������������������

�������������������������

��������������������������

��������������������������

�����������������������

���������������������������� ��������������������������

���������������������������

������������������������������

���������������������������

��������������������������� ����������������������������

��������������������������

����������������������������

��������������������������

��������������������������

��������������������������

�������������������������

���������������������������

���������������������������

���������������������������

���������������������������

��������������������������

���������������������������

��������������������������

������������������������������

��������������������������

��������������������������
��������������������������

���������� �����������������������������

���������������������������

����������������������������

��������������������������

���������������������������

��������������������������

������������������� �����������������
�����������������������������������

��������������������������

164�

��� ��������������������� ����
������
������

��������
���������
����������

����
�����

��
�
���
�
��

�����
�����������

������
�������

������
������
������

����������������������� � � � � ��� �������� � ������� � � � � � � ������������������������������� �������� ����������������� � � � � ������� �� ��� ���������
�����������������

������������������������������
�������������������������

��������������������������

��������������������������

���������������������������

��������������������������

���������������������������

��������������������������

���������������������������

�������������������������������

���������������������������

��������������������������

��������������������������

���������������������������

���������������������������

��������������������������

��������������������������

����������������

����������������������� �������������������������
������ ���������������������

���������������1)-4), 7)���������������������������
���������������������������
��������������������������
��������������������������
����������������������������
��������������������������
��������������������������
���������������������������
����������������������������
��������������������������
��������������������������
���������������������������
�������������������������
��������������������������
��������������������������
��������������������������
���������������������������
��������������������������
��������������������������
���������������������������
���������������������������
���������������������������� �������������������������
��������������������������
���������������������������
��������������������������
��������������������������
��������������������������
����������������������������
��������������������������
���������������������������
���������������������������
��������������������������
��������������������������
���������������������������
�����������������������������
��������������������������
��������������������������
����������������������������
��������������������������
��������������������������
���������������������������
�������������������������
��������������������������
���������������������������
165

�

��� ����������������������
���������
������������

��������(CaCO3�������������������
������������������

���������
(Ca10(PO4)6(OH)2���

��������������������

�����
(Fe3O4�������������������������

����
(SiO2�H2O)

������������������������
������

����������(CaSO4�2H2O���

����������

�����������������������������
�����������������������������
������������� � � ��� ������������� �������

�
�
�
��
�
��
��
��
�
��
�
�

�
��

��

�

�����������
������

���������

���������

������

������������ ������������������������
��������������������������
�����������

�����������������������������������
�������������������

���������������������������

����������������������������

��������������������������

��������������������������

��������������������������

��������������������������

����������������������������

���������������������������

��������������������������

��������������������������

��������������������������

����������������������������

���������������������������

��������������������������

�����������������

���������������������������� ��������������������������

���������������������������

��������������������������

���������������������������

��������������������������

���������������������������

��������������������������

���������������������������� ��������������������������
���������������������������� ��������������������������
��������� ������������������������

��������������������������

����������������������������

����������������������� �������

���������������������������

��������������������������

��������������������������

��������������������������

��������������������������

��������������������������

���������������������������

���������������������������

���������������������������

����������������������������

�������

��������������������������� ��������������������������

�����������������������������

��������������������������

��������������������������

���������������������������

���������������������������

��������������������������

����������������������������

�������������������������� ��������������������������

��������������������������

��������������������������

���������������������������

��������������������������

���������������������������

���������������������������

��������������������������

�����������������������������

166

�

���������������������������

(a)��������������������������
��������������������������
��������������������������
��������������������������
��������������������������
���������������������������
����������������������������

5�m����������������������������
��������������������������
�������������������������
��������������(b)� ���������������������������
���������������������������������
���������������������������
��������������������������

LiCoO2 ����������������������������
��������������������������
��������������������������
����

10�m

�����������������������������
���� �������������������������� ��������������������� ������ �� ��� ����������� � �������

�����������������������������
����������������������������
���������������������������
���������������������������
�����������������������������
��������������������������

����������������������������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ������ �������������������������������
��������������������������������� ���������������������������
��������������������������
��������������������������
���������������������������
�����������������������������

���������������������������

�����������������

������������������������� �������������������������

���������������������������7)-11)� ����������������������������
����������������������������
����������������������������
�����������������������������
���������������������������
���������������������������
����������������������������
��������������������������
����������������������������
���������������������������
������������������������
����������������������������

��������������������������
���������������������������
����������������������������
���������������������������
��������������������������
���������������������������
��������������������������
������������������������������
����������������������
��������������������������������
����������������������������
����������� �����������������
����������������������������

167

�

���������������������������
������������������������������
��������� ���������������������������� �������� ���������� ��� �������������
�����������

����������������� ���������������������������
���������������������������
��������������������������
���������������������������
���������������������������
��������������������������
����������������������������
�������������������������
��������������������������
���������������������������
��������������������������
��������������������������� ������������������������������
����������

���������������������������
����15)-19)
� ���������������������������
����������������������������
�����������������������������
������������������������������� �������������������� � ����� � ����������������������������������� ����������������� ������ ���������������������

������������������� ���������� ��������������������������� ��������������������������
���������������������������
���������������������������
���������������������������
��������������������������
��������������������������������
168

������ ����� ���������������������������
��������������������������
����������������������������

���������������������������
�������������������������

�����������������������������

�������������������������������
���������������������������

�������������������������
�����������������������
��������������������������������

�������������������������
������������������������
�����������������������������

�������������������������
�������������������������

6)

S. Mann: Biomineralization and Biomimetic Materials
Chemistry, Biomimetic Materials Chemistry, p. 27 edited
by S. Mann, VCH Publishers, Inc., New York, USA (1996)

7)

M. Yoshimura, et al.: Soft Solution Processing for
Advanced Inorganic Materials, MRS Bulletin, Special
Issue, 25 [9] 12-13, 17-25 (2000)�������������������������
����������������������������
�����������������

�������������������������
������������� ����������
������������������������

����������������������������
������������� ������������������
���������������������������
���������������������� �����������
���������������������������
��������������������� ���������������������������
�����������������������������
���������������������������
��������������������������
��������������������������
��������������������������
���������������������������
���������������������������
�������������
��������������������������
��������������������������
�������������������������
��������������������������
��������������������������
����������������������������
��������������������������
�������������������������
����������������������������
�������������������������
��������������������������
���������������

����������������������������
�������������������� �������������
���������������

������������������������������
������������������

�
����

��

11) M. Yoshimura, S-E. Yoo, M. Hayashi, and N. Ishizawa;
Japan J. Appl. Phys., 28, L2007-2009 (1989)
12) S. Swamy, Jose M. Calderon-Moreno, and M. Yoshimura:
Stability of Single Wall Carbon Nanotubes under
Hydrothermal Conditons, J. Mater. Res., 17 [4] 734-737(2002)
13) Y. Gogotsi, J. A. Libera, and M. Yoshimura: Hydrothermal
Synthesis of Carbon Nanotubes, Perspective of Fulleren
Nanotechnology, edited by E. Osawa, Kluwer Acad. Pub.
Co., pp. 253-264 (2001)
14) T. Watanabe, H. Uono, S-W. Song, K-S. Han, and M.
Yoshimura: Direct Fabrication of Lithium Cobalt Oxide
Films on Various Substrate in Flowing Aqueous Solutions
at 150�, J. Solid State Chem., 162, pp. 364-370 (2001)��� �������� ���������� �����
�����������������������
��������������� �����������
�����������������������
16) R. Teranishi, T. Fujiwara, T. Watanabe, and M.
Yoshimura: Solid State Ionics, 151, pp. 97-103 (2002)17) �������� ���������� �����
���� 6448148 (USA)� (Sept. 10, 2002)����������������������������10) M. Yoshimura, Key Engineering Materials (2001), 206213, pp. VX-XX

�����������������������
���������������� �����������
���������������������� �18) T. Fujiwara, Y. Nakagawa, S-W. Song, T. Watanabe, R.
Teranishi, and M. Yoshimura: Chem. Phys. Lett., 363, pp.
369-373 (2002)
19) T. Fujiwara and M. Yoshimura: J. Electroanalytical Chem.
559, pp. 63-68 (2003)
20) S. Araki and M. Yoshimura: J. Euro. Ceram. Soc.�������� S. Araki and M. Yoshimura: Int. J. Appl. Ceram. Tec., 1,
pp. 155-160 (2004)�

�����������������������

�

�
169

�

�
�

����������
Ceramics Superplasticity
�����Fumihiro Wakai��������������
�

Ceramic materials can be deformed extensively in tension above approximately half the absolute melting point
provided it has a fine (< 1 �m diameter) equiaxed grain size that is stable during deformation. Since the discovery ofsuperplasticity in ZrO2-based ceramics in 1986, studies on ceramics superplasticity have evolved during the past
decades, because of potential applications for superplastic forming. Micrograins move past one another by grainboundary sliding during deformation. The analysis of grain boundary dynamics provides insight on the role of grainboundary in superplasticity and grain growth. Here, we review the current knowledge on ceramics superplasticity
with a focus on how the grain boundary affects deformation behavior.

Key Words : superplasticity, deformation, zirconia, silicon nitride, silicon carbide, composites������

�� ��������������������������
����������������������������
��������������������������
��������������������������
�����������1)���������������
�����������������������������
����������������������� �������� ������������������������������
���������������������������
����������������������������� ���������������������������� ���������� ������������������������������

�������������

�������������������������� ��������������������������

���������������������������

����������������������������

������������������������������

�������������������������������

����������������������������� ������������������������

���������������������������

��������������������������

��������������������������

������������������������

��������������������������� ���������������������������

��������������������������

����������������������������

��������������������������

����������

����������������������������

�����������������������������

����������� �����������

����������

���������������������������
�������������������������

���������������������������

�

170

�

����

�
����������������������������
����������������������������
��������������������������
��������������������������
��������������������������
�������������������������������

������������������������� �������������������������������� ���������������������������

���������������������������
���������������������������
���������������������������
�������������������������
������ ��������������������������
����������������������������
��������������������������
���������������������������
��������������������������
��������������������������
������������������������������� ��������������������������� �������������������������

��������������������������

���������������������� f ����� ������������������������

��������������������������

�������������������������

������ f �������������������

�������������������������

��������������������������������

��������������������������

��������������������������

������������������� ���������

�������������

��������������������������

�����������������������������

����������������������

���������������������������

��������������������������
�������������������������������
��������������������������������
���������������������������
���������������������������
����������������������������
���������������������������� ����������������������������
���������������������������
����������������������������
�������������������������
���������������������������� �������������������������
�������������������������
��������������������������
������������������ �������������������������
��������

�� �

p

n

AGb � b � � � � � 0 �� � �� D � � (1)�kT � d � � G ����� �� ������� b ����������� G ����� � ���� � 0 �������� n ������ D ������ Q ���������� k ��������� d ����������������������������������

p ����������������������� p�������������������������

���������������������������

�����������������

�����������������������
171

�

若井

��������������������������

����������������� ���������������������������

�������������������������

��������������������������

��������������������������

���������������������������

�������������������������

���������������������������
������������������������ n � 2�������������������

��������� n � 3 ���������������

��������

��������������������������

������������������������

��������������������������

��������������������������

�����������������������������

���������������������������

��������������������������

�������������������������

���������������������������

�������������������

���������������������������

����������������������������

���������������������������
������������� n � 2 � p � 2 �������

���������������������������
���������� n � 2 � p � 2 ���������� � � � � ����� � � � � � � � � � � � � �� ���n � 2 �����������������������

���������� n � 2 �� n � 3 ����������
��������������������������

��������������������������

�����������������������������

���������������������������

����������������������������

��������� �������������������

����������������������������������

������������

����������������������������

�������������

�������������������������
�������� n � 2.5 ���������������

�������������������������
���������������������������
�������������������

����������������������������������
���������������
�������������������������

������������������������

��������������������������

��������������������������

����������������������

��������������������������

������������������������������������

���������������������������

���������������������������

�������������������������

�����������������������������

�����������������������������

������������������������������

����������������������������

�����������������������������

�����������������������������

���������������������� ������������

�����������������������

����������������������������

�������������������������

�������������������

��������������������������

������������������������

�������������������������

������������������������
� gb ������������� � sl ��������

������������������������������
������������������ ��������������������������
�������������������������
������������������������������
������������������������ ������������������
��������������������������
���� �������������������������
�������������������������
172�

� gb / � sl � 2 ����������������������
���������������������������
��������������������������
�������������������������������
��������������������������
���������������������������
��������������������������
�����������������������������

������������������������������

��������������������������

���������������������������

�������������������������

������ ���������������������

���������������������������

���������������������������

���������������������������

�����������������������������

����������������������������

��������������������������

�������������������������

�������������������������

�������

�������������������������

�������������������������������
�������������������

��������
����������������������������
����������������������������
��������������������������
����������������������������
�������������� ��� �����������
��������������������������
��������������������������
�������������������������
�������
��������������������������
��������������������������
��������������������������
���������������������������
����������������������������
��������������������������
��������������������������
��������������������������
����������������������������
��������������������������
������������������������
���������������������������
��������������������������
��������������������������
�����������������������������
��������������������������
�����������

��������
�������������������������
��������������������������
��������������������������
���������������������������
������������������������
���������������������������

1)

Wakai, F., Kondo, N. and Shinoda, Y.: Ceramic
superplasticity, Curr. Opin. Solid State Mater., Vol.4, pp.
461-465, 1999.
2) Wakai, F., Sakaguchi, S. and Matsuno, Y.: Superplasticity
of yttria-stabilized tetragonal ZrO2 polycrystals, Adv.
Ceram. Mater., Vol. 1, pp. 259-263, 1986.
3) Wakai, F. and Kato, H.: Superplasticity of TZP/Al2O3
composite, Adv. Ceram. Mater., Vol.3, pp. 71-76, 1988.
4) Wakai, F., et al.: A superplastic covalent crystal
composite, Nature, Vol.344, pp. 421-423, 1990.
5) Shinoda, Y., Nagano, T., Gu, H. and Wakai, F.:
Superplasticity of silicon carbide, J. Am. Ceram. Soc.,
Vol. 82, pp. 2916-2918, 1999.
6) Shinoda, Y., Nagano, T. and Wakai, F.: Fabrication of
nanograined silicon carbide by ultrahigh-pressure hot
isostatic pressing, J. Am. Ceram. Soc., Vol. 82, pp. 771773, 1999.
7) Shinoda, Y., Yoshida, M., Akatsu, T. and Wakai, F.:
Effect of amount of boron doping on compression
deformation of fine-grained silicon carbide at elevatedtemperature, J. Am. Ceram. Soc., Vol. 87, pp. 1525-1529,
2004.
8) Wakai, F., Kodama, Y. and Sakaguchi, S.: Superplasticity
of hot-isostatically pressed hydroxyl apatite, J. Am.
Ceram. Soc., Vol. 73, pp. 457-460, 1990.
9) Wakai, F. and Aldinger, F.: Equilibrium configuration ofparticles in sintering under constraint, Acta Mater., Vol.
51, pp. 641-652, 2003.
10) Wakai, F. and Aldinger, F.: Sintering through surface
motion by the difference in mean curvature, Acta Mater.,Vol. 51, pp. 4013-4024, 2003.
11) Wakai, F., Enomoto, N. and Ogawa, H.: Three
dimensional microstructural evolution in ideal grain
growth – general statistics -, Acta Mater., Vol. 48, pp.
1297-1311, 2000.
12) Wakai, F., Shinoda, Y., Ishihara, S. and DomínguezRodríguez, A.: Topological transformation of grains inthree-dimensional normal grain growth, J. Mater. Res.,
Vol. 16, pp. 2136-2142, 2001.
13) Ashby, M. F. and Verrall, R. A.: Diffusion accommodated
flow and superplasticity, Acta Metall., Vol. 21, pp. 149163, 1973.
14) Wakai, F., Shinoda, Y., Ishihara, S. and DomínguezRodríguez, A.: Topological transformation of grains insuperplasticity-like deformation, Acta Mater., Vol. 50, pp.
1177-1186, 2002.
15) Muños, A., Gómez García, D., Domínguez-Rodríguez, A.
173

�

�
and Wakai, F.: High temperature plastic anisotropy of
YTZ-single crystals, J. Euro. Ceram. Soc., Vol. 22, pp.
2609-2613, 2002.
16) Yoshida, M., Shinoda, Y., Akatsu, T. and Wakai, F.:
Deformation of monoclinic ZrO2 polycrystals and Y2O3stabilized tetragonal ZrO2 polycrystals below themonoclinic-tetragonal transition temperature, J. Am.
Ceram. Soc., Vol.85, pp.2834-2836, 2002.
17) Yoshida, M., Shinoda, Y., Akatsu, T. and Wakai, F.:
Superplasticity-like deformation of nanocrystalline
monoclinic zirconia at elevated temperatures, J. Am.
Ceram. Soc., Vol.87, pp.1122-1125, 2004.
18) Gu, H., Shinoda, Y. and Wakai, F.: Detection of boron
segregation to grain boundaries in silicon carbide by174�

spatially resolved electron energy-loss spectroscopy, J.
Am. Ceram. Soc., Vol. 82, pp. 469-472, 1999.
19) Gu, H., Nagano, T., Zhan, G-D., Mitomo, M. and Wakai,
F.: Dynamic evolution of grain-boundary films in liquidphase-sintered ultrafine silicon carbide material, J. Am.
Ceram. Soc., Vol. 86, pp. 1753-1760, 2003.
20) Wakai, F.: Step model of solution-precipitation creep,
Acta Metall. Mater., Vol 42, pp. 1163-1172, 1994.
21) Kondo, N., Ohji, T. and Wakai, F.: Strengthening andtoughness of silicon nitride by superplastic deformation, J.
Am. Ceram. Soc. , Vol. 81, pp. 713-716, 1998.
22) Nagano, T. and Wakai, F.: Superplastic diffusion bondingof ceramics, J. Ceram. Soc. Jpn., Vol. 100, pp. 1279-1284,
1992.

�������������������
Damage behavior of carbon-related materials impacted�
by a high velocity projectile����������������������
�����������������
�
Impact damage behavior of carbon-related materials has been investigated using ultra-high speed cameras, and/or
high pressure and high strain-rate gauges. In this paper, the behavior observed/investigated in the author’s laboratoryis briefly reviewed.
�

Key Words: impact damage behavior, ultra-high speed photography, carbon-related materials��� ����� �������������������������

��������������������������

��������������������������

��������������������������

���������������������������

���������������������������

���������������������������

���������������������������

��������������������������

��������������������������

���������������������������

���������������������������

����������������������������

����������������������������

��������������������������

��������������������������

��������������������������

���������������������������

��������������������������

������������������������������� ��������������������������

��������������������������

��������������������������

�����������������������������

��������������������������

�����������

�������������������������

�������������������������

���������������������������

�����������������������������

������������������������������������

������������������������������

��������������������������������������

������������������������������

����������������������������������

����������������������������

����������������������������

��������������������������

���������������������������

���������������������������

����������������������������

���������������������������

���������������������������������

��������������������������

������������������������������

���������������������������

����������������������������

���������������������������

������������������������������� �������������������������

������������������������������

���������������������������

��������������������������

��������������������������

����������������������������

��������������������������

�����������������������������

����������������������������

����������������
175

田邊�� ���������������������������

������������������������

�����������������

��������������������������

�������������������������

���������������������������

���������������������������

�������������������������

�������������������������

�����������������������������

���������������������������

��������������������������

���������������������������

����������������������������

������������

��������������������������
���������������������������

�������

���������������������������� ���������������������������

���������������������������

����������������������������

����������������������������� � � � � � � � � � � � � � � � � � ���������� ���������������������������

�����������������������������

�������������������������

���������������������������

���������������������

��������������������������� ��������������������������

����������������������������

��������������������������

�������������������������

���������������������������

�������������������������������

�������������������������

��������������������������

�������������

��������������������������� �������������������������

�����������������������������

��������������������������

��������

�������������������� ������������������������������ ����������
���� ��������������

���������������������������� ��������������������������

����������������������������
��������������������������
��������������������������
��������������������������
��������������������������

������� ��������������

����������������������������
���������������������������
��������������������������
��������������������������

��������� ����������������� � � �����������������
���������
��������������
���������
���������������
���������
��������������
���������
��������������

������������
�����
�����
������
������

��������������������������

��������������������������

����� ����� ��� ����

���
�����
������
�������
������
������������
�������
�������

���������� �����
�������
�������
�������� �����
���������
���������
���������� � �� � � �������
������������
�������
��������
�������
��������
�������
��������
�������� � ����
�������
����������� ���������
����������� �����
����������� �������

�������������� �������������������������
���� ������������

176���������������

Impact velocity / ms-1
2518
1454
2056

0

0

Ten sheets AF�������
7-8mm
cloth
Al Al

0

rear

1236
TU6, TU2

TU6, OU6

OU6, OU2
IU6, IU2
SU6

YU6, YH6

IU6, SU6

XU2

�����

40

YU6
YH6, YH2

Ballistic limit
of XU220

front

1000 2000 3000
Impact energy / J

-1

1070

������

60

Absorbed energy Eab / J

Diameter / mm

No sheets

�����

874

line

20

Ten sheets CF

Impact velocity Vi / ms

80 Critical perforation

One sheet

10

618

0
0

Plugging
fracturezone�������

100

Fluid
fracturezone

Impact energy Ei / J

200���� �����������������������

���� �������������

�����������
�����������

������������

�����������

���� ����������������� ���� ����������

�������

��������������������������� ���������������������������

�������������������������

���������������������������

����������������������������

��������������������������

���������������������������

�������������������������� �� �������������������������������

����������������������

���������������������������

�������

����������������������������� ���������������������������������

���������������������������

���������������������������

������������������������

177� ���������������������������������
���������������������������
�������������������������
�������������������

����
�����

���
�����

���������
�������

������ ����������������������������
������������������������������� �����
���������������
��������
������
�������
����������
����������
����������������������������

3������������������������������

2.5������������������������������

2���������������������
�����������

1.5

� ���������������������������

1��������������������������

0.5������������������������ �� �����������������������������
���������������������������
�������������������������������
����������������� ������������� ��� ����������������������

0
-0.5
0

1

2

3

20
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
-2
0

1

2

3

����������
���� ����� ������� �� ������ �� ������� ������ ���� ������

������������������������� �����

��������������������������

���������������������������� � � � � � � � � � � ������� � � � � � � � � ���������������������������

�����������������������������

�����������������������������

���������������������������

�������������

��������������������������
��������������������������

��������

��������

������������
�������������������������
��������������������������
������������������������������
��������������������������

��������

��������

���������������������������
�������������������������
�����������������������������
������������������������

������

��������������������������
��������������������������

������������

������������

�����������������������
������ �������������� � ������������������������
����������������������������
������������������������������
������������������������������
����������
����������� �������������������������
178����������������������
������������ ��������������������������
��������������������������
����������������������������
�����������������������������
����������������������������
���������������������������
��������������������������������
��������������������������
��������������������������

�����������

���������������������������� ��������������������������

����������������������������

�������������������������

��������������������������

������������������������������

���������������������������

��������������������������

���������������������������

�������������������������

�����������������������������

����������� �������������������

���������������������������

��������������������������

��������������������������

��������������������������

���������������������������

���������������������������� ���������������������������
��������������������������

����������������������������

����������������������������

����������������������������

��������������������������

�����������������������������
���������������������������
��������������������������
������������ ��� �������������
���������������������������
������������������������������
����������������������������
�����������
������

4) Y. Tanabe, K. Sasaki, T. Akatsu, E. Yasuda and A. B. Sawaoka,
Damage Behavior of Carbon Materials by Impact of a High
Velocity Sphere, "Proc. 6th Int'l Symp. Ceramic Materials andComponents for Engines" pp.511-515, 1997 [held in Arita, Japan].

�����������

������

���� ����� ������� �� ���� � ������� ���� �����������

-1

Stress rate � / Pas�17) Tanabe, Y., Saitoh, T., Wada, O., Tamura, H., and Sawaoka, AB.:An Overview of Impact Damages in Ceramic Materials, Report of
RLEM TIT, No.19, pp.223-244, 1994.

0.8
0.6

G540(by OFHC
copper projectile)
G540(by SUJ2
projectile)
MS-G(by OFHC
copper projectile)
CX-31(by OFHC
copper projectile)

0.4
0.2
0
0

5) Fujii, K., Aoki, M., Kiuchi, N., Yasuda, E. and Tanabe, Y.: Impact
Perforation Behavior of CFRPs using High Velocity Steel Sphere,
Int'l J. Impact Engng., 27, pp.497-508, 2002.
6) Tanabe, Y., Saitoh, T., Akatsu, T. and Sawaoka, A.B.: Crater
Formation of Carbon Materials by an Impact of a High Velocity
Sphere, Carbon, 33, pp. 1547-1552, 1995.

17[�10 ]

1) LASA Shock Hugoniot Data, ed. S.P. Marsh, University ofCalifornia Press, 1980.

3) Tanabe, Y., Wada, O. and Sawaoka A.B.: Impact of High Velocity
Projectile to Carbon-Fiber Fabric and Alumina-Fiber Fabric,
Advanced Composite Materials, 6, pp.467-173, 1997.

���������������2) Iglseder, H., and Igenbergs, E.: Int’l J. Impact Engng., 10,
pp.271-280, 1990.
������

������ �������������������������
��������������������������
����������

1

2
3
4
�
-1
Strain rate � / s5
6[�10 ]

���� ������� ��� ������������
�����

�

�����
� �����������������������������
��������������������������

8) Tanabe Y., Aoki, M., Fujii, K., Kasano, H., and Yasuda, E.:
Fracture
Behaviorof
CFRPs
Impactedby�
Relatively-High-Velocity Steel Sphere, Int'l J. Impact Engng., 28,
pp.627-642, 2003.
9) Fujii K., Yasuda, E., Akatsu, T., and Tanabe, Y.: Effect ofCharacteristics of Materials on Fracture Behavior and Modeling of
It using Graphite-related Materials with a High-velocity Steel
Sphere, Int'l J. Impact Engng., 28, pp.985-999, 2003.
10) Fujii, K., Yasuda, E., and Tanabe, Y.: Dynamic Mechanical
Properties of Polycrystalline Graphites and a 2D-C/C Composite
by Plate Impact, Int. J. Impact Engng., 25, pp.473-491, 2001.
11) Tanabe, Y. and Aoki, M.: Stress and Strain Measurements in
Carbon-related Materials Impacted by a High Velocity Steel
Sphere, Int'l J. Impact Engng., 28, pp.1045-1059, 2003.
179

�
�

�����������������
��������������
Evalution of Local Mechanical Properties
by Using the Nanoindentation Technique��� ��
���������������
���������������

The correct measurement and analisys of the correlation between load P and penetration depth h is substantially
important for the evaluation of mechanical properties through the nanoindentation technique. A home-madenanoindenter with a unique system was developed to measure accurate P-h curve without any calibration. Also, anovel analisys to derive correct mechanical properties from the P-h curve was developed through the indentation
simulation by using the finite element method. In this study, how to evaluate local mechanical properties under theindentation-induced stress-concentration was proposed.

Key Words : nanoindentation, hardness, Young’s modulus, finite element method����������

��������������������������

�������������������������

��������������������������

�������������������������

���������������������

��������������������������

������������������������

��������������������������

��������������������������

���������������������������� � � ������������������������

��������������������������

���������������������������

��������� � ���������������� � ����������������������������

��������������������������

��������������������������

�������������������������

���������������������������

�������������������������

��������������������������

���������������������������

���������������������������

��������������������������

�����������������������������
��������������������������
������������ � � ���������������������
����������� �� ���������������
���������������������������
��������������������������

����������
������
������

���������������������������
��������������������������
���������
����������������� � ����������
��������������������������������
�����������������������������
���������������������������

� 180

���
���
����
�����
)

���� ��������������� � ��Young's modulus Eestimated /GPa�������������������������

230��������� ������� �� ������ �����������

220���� �����������������������

���������������������������
���������������������� �������
��������������������������

210
200
190
0

�������������������������������
��������������������������
����������������������������

Egiven=200GPa
0.1

0.2

��������������������������

0.3

0.4

���������������������������

0.5���������������������������

Poisson's ratio ����������� � ��������������������

���� ��������������������

�����P-h��������

��������������������
������ ������������ ��� ������

������������ � �������������������

�������� ���������� ��������

������������������������������

����������� �����������

��������� ��������������������� ������ � ���������� ����������

�������������������������

�����������������

�����������������������������

����������������

����������������������� � ���� ���������������������������

�������������������������

��������������������������

�������������������������

��������������������������

���������������������������

��������������������������

������ � � ������������������

��������������������������������

���������������������������

�������������������������

��������������������������

�������������� ������ ������� � ���������������������

������������������������������

��������������
�����������

�htrans�hbend
�����
��

赤津

��

��
���������

��������

��������

���� �������������������������������

181

�

�

30

�����������������������������
������������������������������
��������������������������
��������������������������

20

k2/ke

��������� ��������������� ������������
�������� ������������������������

10��������������� ���������������
��������������������������
���������������������������

0��������������������������

0.2

�� � �����������������������
������������

0.4

0.6

hr/hmax

0.8

1���� �����������������

�������������� � �������������
�������������� �� ����������
���������� ��������������������hr/hmax��������������������������4)����ke�����������������������hr/hmax�P-h����������������������������
����������k2 ��������E�� �����
����������������k2=ke�������k2���������������������������
�������������k2�������������
���� ����������������������

���������� 5)������������k2/ke�
hr/hmax��������������������������

k 2 1 � A�hr hmax �B�ke 1 � C �hr hmax �D����������������������������

���������������������������

��������������� � �������������

����������������������������

����������������������� � �� � ����� �������������������������

�����������������������������

���������������������������������

40

�=0.499
�=0.4
�=0.3
�=0.2
�=0.1
�=0

�/2=70.3�

10
0

(a)

2

2

4

6

8

10

hr
hmax
Penetration depth h /�m

-2

20

1.5

12

Load P /N30������������ke���/2�70.3��60�������

E=200GPa
�=0.30
Y=20GPa
�/2=70.3�

1

ke /10 N�m

Pmax

(1)

� � �

0.5

���� ������������������ � � � ���� ��������������� ��������������������������
�������������������

182

�

0

200

400

600

Young's modulus E /GPa

800

�

(b)

�=0.499
�=0.4
�=0.3
�=0.2
�=0.1
�=0

ke /1012 N�m-2

1 �/2=60����������������������������
������������������ ���������
���������������������������� �� ���������������������������
���������������

0.5

1
1 � � 2 1 � � i 2 � � � � � � � (2)
�
�
Er
E
Ei
��������i����������

0

200

400

600

Young's modulus E /GPa�������������� ���������������� ����������
������������������������

800

����

���� ������������������� ���������

��������������������������

������� �����

��������������������������

������������� �����������������

�����������������������������

��������������� �� ������������

�������������������������

������� �������������

����������������������������

���������������������� �������

���������������������������

��������������������������

��������������������������� ���������������������������
������������������������������
�����������������������������
������������������������� ������������� �� ����������������

�������������������������

��������������������������

��������������������

������������������ �������������

��������� ����������� ������������������� �������� �� ��������������������

���������������������������
�������������������������
���������������������������
���������������������������
����������������������������� ������������������������������

Young's modulus E /GPa���������������������������

220��������������������

210 �/2=70.3�

�����

200
190

1) Sakai, M., Shimizu, S. and Ishikawa, T.: The indentationload-depth curve of ceramics, J. Mater. Res., Vol.14, pp.
1471-1484, 1999.

�/2=60�2) Oliver, W.C. and Pharr, G.M.: An improved technique fordetermining hardness and elastic modulus using load anddisplacement sensing indentation experiments, J. Mater.
Res., Vol.7, pp. 1564-1583, 1992.

1973) Sneddon, I.N.: The relation between load and penetration in
the axisymmetric Boussinesq problem for a punch ofarbitrary profile, Int. J. Eng. Sci., Vol.3, pp. 47-57, 1965.

180
170
0

0.32

0.1 0.2 0.3 0.4
Poisson's ratio �

0.5���� ���� ������������������� ���������
�������������� �� �������������

4) Hay, J.C., Bolshakov, A. and Pharr, G.M.: A criticalexamination of the fundamental relations used in theanalysis of nanoindentation data, J. Mater. Res., Vol.14, pp.
2296-2305, 1999.
5) Sakai, M.: Elastic recovery in the unloading process ofpyramidal microindentation J. Mater. Res., Vol.18, pp. 16311640, 2003.

183

�

あとがき
沿革を書いていて時代の絢を感じた。 建築材料研究所は、 関東大震災にも耐えられる耐震耐火建築の研究を目指して設置され、 建築材料としてのセメント、 煉瓦、 ガラス、 碍子、 ボイラーの研究にも力を注いでいた。 窯業研究所は、 海外からの窯業製品に頼らないようにするために設置され、 建築材料研究所
での上記の材料の研究と、 耐火物、 炭素製品、 研磨材の研究が加えられてスタートした。 昭和 33 年にこれら２つの研究所の重複を避けて、 関連分野の発達に即応できる体制となった。 すなわち、 応用セラミックス研究所は、 新素材ブームで名前こそセラミックスとはなったが、 同じ DNA の分離と融合である。 法人化で大きなうねりが押し寄せてきつつあるが、 これからも一丸となって社会に貢献して行くことは間違いないと信じている。

今回、 創立 70 周年を迎えるにあたり、 創立 30 周年と創立 50 周年で、 立派な本が出版されていることから、創立 70 周年でも足跡を留めるために、先輩諸氏のお言葉と、研究の総説集を出版しようということになった。
70 周年行事を行うことは、 一年前から所長が表明していたが、 出版の内容を決めたのが 2 月末であった。
しかもこれを式典の当日に配付することが、 所長命令で下された。 にもかかわらず、 ぎりぎりではあったが、式典に間に合わせることが出来たことは、 教員の先生方の御協力、 事務方の御協力の賜物と、 深く感謝する次第である。 特に、 事務室の園和係長、 遠藤さんはじめ非常勤職員の方々、 研究支援員の小野口さん、 廣瀬さんにはかなりの御負担をおかけした。 この場をお借りして厚く御礼申し上げます。

これからも本研究所の研究活動への御支援、 御協力をよろしくお願い致します。

（安田榮一， 山田哲， 和田章）

■創立七十周年記念行事実行委員会■
実行委員長
委員
委員
委員
委員
委員
委員
委員

和田
赤津
伊藤
鯉沼
中村
安田
山田
吉本

章
隆
満
秀臣
一隆
榮一
哲
護

■創立七十周年記念出版委員会■
出版委員長
委員
委員

安田
山田
和田

榮一
哲
章

■応用セラミックス研究所教育研究委員会■

184