MATERIALS素材・マテリアルインフォマティクス 酸化グラフェン添加によるエポキシ複合コーティングの耐食性・耐摩耗性・耐UV劣化性の簡便な向上
- 酸化グラフェン(GO)を0.1 wt%添加したエポキシ複合コーティングにおいて、金属基板との付着強度が15.08 MPaに向上し、摩耗率の約30%低減や腐食電流指数の低減、UV劣化抑制が確認された。
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MATERIALS素材・マテリアルインフォマティクス Ce駆動欠陥エンジニアリングによるIT-SOFC向け高性能コバルトフリーSrFe1-xCexO3-δ空気極
- 中温作動型固体酸化物燃料電池(IT-SOFC)向けにコバルトフリー材料「SrFe1-xCexO3-δ」が開発され、Ce置換量x=0.15の組成を用いた単電池で800°C時に0.53 W cm−2のピーク出力密度が確認された。
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MATERIALS素材・マテリアルインフォマティクス リサイクルスルホン化樹脂由来の遷移金属硫化物/炭素複合材料による高効率な太陽光駆動界面水蒸発
- 使用済みスルホン化樹脂(Amberlyst 15)を熱分解して遷移金属と複合化した遷移金属硫化物/炭素複合材料が開発され、Cu7S4-Cにおいて光熱変換効率85.7%および蒸発速度1.23 kg・m−2・h−1が確認された。
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MATERIALS素材・マテリアルインフォマティクス Opus 5.5エージェントが2つの室温磁性半導体候補を発見
- AIエージェントと研究チームがDFT計算を用い、室温磁性半導体候補としてYBaMnFeO5とプルシアンブルー系化合物KV[Cr(CN)6]の2つを特定した。
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MATERIALS素材・マテリアルインフォマティクス 天然ゴム向け持続可能フィラーとしての化学修飾クルミ殻バイオ炭:表面特性、フィラー間相互作用および機械的性能
- 化学修飾したクルミ殻バイオ炭を天然ゴムのフィラーとして使用することで、引張強度が14.1MPaから22.1MPaに向上し、加硫時間の短縮や耐老化性の大幅な改善が確認された。
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MATERIALS素材・マテリアルインフォマティクス 不凍添加物としてのグリセロール由来アセチルグリセロールエステルをブレンドしたバイオディーゼルの燃料特性
- グリセロールと酢酸のエステル化による混合アセチルグリセロールエステル製品を調製し、バイオディーゼルの目詰まり点を2°Cから-4°Cへと低下させる耐寒性向上効果を確認した。
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MATERIALS素材・マテリアルインフォマティクス 乾燥地帯向け低電力・ヘリウム3フリー宇宙線中性子土壌水分センサーの疎水性シリカエアロゲル熱保護
- ヘリウム3フリー・ホウ素10ライニングの宇宙線中性子土壌水分センサーに外部疎水性シリカエアロゲル製スリーブを装着する構成のトレードオフを計算論的に評価した研究。
- センサーのボクセルモデルと1000mフィールドシミュレーションにより、20mmエアロゲルスリーブは熱中性子計数を3.0%増加させる一方、土壌水分に対する応答特性は変化させないことを示した。
- スリーブなしでは内部温度が最大59.9°Cに達し電子機器の規定上限45°Cを超えるのに対し、スリーブありでは40.7°Cに抑えられ規定内に収まるという定量結果が得られた。
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MATERIALS素材・マテリアルインフォマティクス CO2分離回収のためのメソポーラスシリカ担持MOF複合材料:製造、相乗効果、および限界
- MOF@MS(MOF担持メソポーラスシリカ)複合材料の調製ルートとして、in situ成長、閉じ込め成長、層別積層、合成後アセンブリ、選択的エッチング、物理混合、巨視的成形の7手法が原理・利点・欠点とともに分類され、5つの決定規則と6つのアーキテクチャクラスに体系化された
- 階層的細孔構造による質量移動の最適化、界面結合による活性サイトのアクセス性・安定性向上、官能基修飾によるCO2選択性向上という複数の相乗吸着メカニズムが分析された
- 実用化の中心的な限界として、細孔閉塞、弱い界面相互作用、実際の排ガス条件下での性能低下、大規模製造に伴う高コストが客観的に指摘された
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MATERIALS素材・マテリアルインフォマティクス 空気圧アクチュエータにおけるポリマーシール材:劣化メカニズムから故障診断、寿命予測まで
- 空気圧アクチュエータの信頼性・効率・動性能においてポリマーシール材が重要であり、PU、TPU、NBR、HNBR、FKM、EPDM、シリコーンゴム、PTFE系材料の主要シール材が比較されている。
- 熱酸化劣化、加水分解、架橋、鎖切断、膨潤、圧縮永久ひずみ、疲労、摩耗が主要な劣化メカニズムとして整理されている。
- SEM/EDS、FTIR、EPR、熱分析、機械的試験、トライボロジー測定などが材料劣化検出能力の観点で評価され、加速劣化・耐用年数予測アプローチも議論されている。
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MATERIALS素材・マテリアルインフォマティクス 廃ソーダ残渣を用いた内部養生コンクリートの水の挙動と性能
- 産業副産物である廃ソーダ残渣を内部養生剤として利用し、水洗およびフライアッシュ補助粉砕により新規の内部養生剤材料を合成した。
- 廃ソーダ残渣を10%配合したコンクリートで自生収縮の大幅低減、優れた耐凍害性、後期圧縮強度の向上という最適性能を確認した。
- 低磁場核磁気共鳴および熱量測定により、性能が内部養生効果と弱界面導入の競合で決まることを解明した。
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MATERIALS素材・マテリアルインフォマティクス 波状構造とナノ流体冷却を用いたセグメント化熱電発電機の最適化:可変構造
- ANSYS Workbench 2023 R1の有限要素モデルで、Bi2Te3とスカテラダイトでセグメント化した中空正弦波形TEGの電気熱最適化を実施
- TiO2、グラフェン、蒸留水、Fe3O4、Al2O3ナノ流体による対流冷却を比較し、TiO2ベース冷却が定温(25°C)条件に最も近い性能を示した
- 回転距離dr=0.15mm、TiO2ベース冷却、印加熱流束35,000W/m2で最大出力電圧約0.39Vを達成
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MATERIALS素材・マテリアルインフォマティクス アルカリ性媒体中での酸素還元反応触媒としての銀埋め込みレーザー誘起グラフェン
- ポリアミドフィルム上に銀箔をコーティングしCO2レーザーを照射する一段階プロセスで、銀ナノ粒子(約5~50nm)が埋め込まれたレーザー誘起グラフェン(Ag@LIG)を合成した
- X線光電子分光法により、Ag@LIGは未処理LIGより窒素含有量が高く、特にピロール窒素が優勢であることを確認した
- 電気化学的特性評価でAg@LIGは未処理LIGよりORR活性が向上し、開始電位が約30mV正シフト、過酸化物生成が少なく4電子経路で反応が進行することが示された
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MATERIALS素材・マテリアルインフォマティクス 局所的な微細構造環境がAl-Sc合金における析出物-転位相互作用の進化を支配する:塑性制御と亀裂伝播経路の選択
- Al–0.3 wt.% Sc合金において、in-situ TEM引張試験・EBSD・TEM・EDS・原子分解能HAADF-STEMを用いて析出物-転位相互作用の環境依存的な進化を解明した。
- Al3Sc析出物は平均等価直径27.0 ± 6.3 nm、面積密度約27.5 μm−2、平均中心間距離約102 nm、実効障害物間隔約75 nmと測定された。
- 修正Orowanモデルにより約67 MPaの臨界せん断応力増加と約205 MPaのマクロ強化寄与が算出された。
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MATERIALS素材・マテリアルインフォマティクス 有機半導体単結晶:連続作製から光電子応用まで
- 有機半導体単結晶(OSSC)は多結晶・アモルファス比で長距離分子配列・低欠陥密度・高いキャリア移動度・優れた環境安定性を実現し、柔軟・低コスト・大面積の光電子デバイス基盤となる可能性を示す
- レビューは結晶化速度論、連続作製技術、キャリア輸送機構、電子・光電子応用の最近の進歩を整理し、今後の重点を結晶化理論・電荷輸送機構・スケーラブル加工に適したデバイス技術に置く
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MATERIALS素材・マテリアルインフォマティクス 第四級アンモニウムモノメタクリレートを組み込んだ抗菌性ハイドロゲルのスウェリング挙動と生物学的分析に関するパイロットスタディ
- PAMハイドロゲルに第四級アンモニウムモノメタクリレート(QAHAMA-10)を2.5~30 mol.%の5段階で配合し、抗菌性付与を試みた pilot study。
- スウェリング度は参照ハイドロゲルの938.4%から、2.5 mol.%で394.4%、30 mol.%で180.0%へ添加量増加に伴い低下。10 mol.%で構造的完全性と透明度が最良。
- 実験ハイドロゲルは黄色ブドウ球菌に対し16.2~23.1 mmの阻止帯を示したが、大腸菌には効果がなかった(選択的抗菌性)。
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MATERIALS素材・マテリアルインフォマティクス 高エントロピーセラミックス (HfNbTaZr)B2 の原子論的・巨視的力学モデリング:開発された原子間ポテンシャルを用いて
- Hf/Nb/Zr/Ta/B系の高エントロピー二ホウ化物(HEB)向けに解析的ボンドオーダーポテンシャル(ABOP)を開発し、インテリジェントなグローバル最適化アルゴリズムでパラメータ化、広範な第一原理データで学習させた。従来はポテンシャル不在が研究の障害だった。
- MDシミュレーションでHEBナノピラーがせん断帯による脆性破壊を示すことを確認し、化学的短距離秩序(CSRO)の力学応答への影響は限定的と結論。
- シミュレートしたナノインデンテーションが弾性率435 GPa・硬度27.7 GPaを示し、理論予測および実験と一致した。
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MATERIALS素材・マテリアルインフォマティクス アルミニウム押出における微細構造進化のモデリングに熱間ねじり試験を用いる可能性に関する予備的調査
- EN AW-6060アルミニウム合金の16mm径丸形プロファイルの押出に特徴的な温度範囲で、熱間ねじり試験を変形後の冷却速度を変えて実施した。
- 有限要素法(FEM)による数値モデリングで、熱間ねじりと押出の両プロセスに明確なひずみ勾配があることを示した。
- 金属組織学的分析により、結晶粒径と再結晶度合いが熱可塑性加工温度と局所的なひずみレベルに強く依存することが判明した。
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MATERIALS素材・マテリアルインフォマティクス 金属-誘電体フォトニック結晶とその位相応答を利用した超高性能湿度センサー
- TiO2/Agの二層を2組とTiO2終端層で構成した金属-誘電体フォトニック結晶(MDPhC)をKretschmann配置で用い、ブロッホ様表面波(BLSW)の位相応答を利用する湿度センシングコンセプトを提案。
- 屈折率1.0002727~1.0003751 RIU(相対湿度0~100 %RH相当)の範囲で、RI感度は最大70 μm/RIU、RH感度は0.072 nm/%RH、FOMは最大700,000 RIU−1および0.717 %RH−1、LODは1.4×10−7 RIUおよび0.14 %RHを達成。
- 波長1637.92 nmにおける位相感度はRI・RHに対して最大4.7×10^7 deg/RIUおよび47.7 deg/%RH、位相測定ベースのLODは2.1×10−10 RIUおよび2.1×10−4 %RHに達し、シンプルかつ超高性能な湿度センサーとしての可能性を示した。
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MATERIALS素材・マテリアルインフォマティクス 小型無人航空機用マイクロターボジェットエンジンの熱溶解積層法(FFF)製造:高性能ポリマーと焼結可能金属バウンドフィラメントのエネルギー効率に関する考察
- FFFによるマイクロターボジェット(100~500Nクラス)製造の実現可能性を、CF-PEEK/PEI(コールドセクション)とSDSルートの金属(17-4 PH、316L、Inconel 718)・セラミックフィラメント(ホットセクション)について評価した研究
- SDSルートの製造エネルギー優位は炉の負荷が約15部品以上の場合にのみL-PBFを上回るという条件付きの結果
- 焼結金属の残留気孔率(2~5%)は燃焼器ライナーの温度低下にほとんど寄与せず、熱的利点とは見なせない
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MATERIALS素材・マテリアルインフォマティクス アルミノケイ酸塩鉱物系セラミックスの研究進展:相構造進化と電磁波吸収性能
- アルミナやムライトをマトリックス相とするアルミノケイ酸塩系セラミックスは、耐熱性・耐酸化性・低密度を兼ね備え、高温用電磁機能セラミックスの候補となる
- 天然鉱物や産業廃棄物由来のアルミノケイ酸塩はコスト削減に加え、鉄・炭素・アルカリ金属含有成分による電磁応答の付与が可能
- カオリン、パーライト、珪線石、赤泥、フライアッシュ、石炭脈石の6前駆体タイプについて相特性、溶融塩環境下の相構造進化メカニズム、多孔質構造構築、電磁機能化を検討
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MATERIALS素材・マテリアルインフォマティクス 無機イオン安定化SiO2担持Auナノ粒子:合成、物理化学的特性評価、およびメチレンブルーに対する概念実証ラマンスペクトル応答
- 修正Stöber法で球状SiO2ナノ粒子(平均直径100.81±1.74 nm)を合成し、APTESで官能基化した上で、有機AuNPキャッピング剤を用いずOH-とCl-による無機安定化戦略で金ナノ粒子(平均直径2.00±0.31 nm)を担持したハイブリッド材料を調製した
- メチレンブルーをモデル分子とした概念実証ラマン評価で、10^-3 Mおよび10^-4 Mの濃度において約1620 cm^-1の積分応答からそれぞれ約7.5倍・3.5倍の相対ラマン信号増幅比を確認した(従来のSERS増強係数ではないと明記)
- 10^-6 Mでは金属増強蛍光を確立しない蛍光様背景が観測され、Au32クラスターの密度汎関数理論計算がS···Auおよびπ···Au相互作用に関する定性的知見を与えた
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MATERIALS素材・マテリアルインフォマティクス パルス放電アトマイザーとボールミル処理による、変形誘起ナノスケール不均一性を持つFe系アモルファス微細フレークの広帯域マイクロ波吸収材としての作製
- Fe85P9C2B2Si2アモルファス粉末をパルス放電アトマイザーで製造し、湿式ボールミル処理で高アスペクト比の微細フレークと約5nmの局所ナノ結晶を伴うバンド状不均一領域を形成した
- 厚さ1.85mmで反射損失-53.5dB、実効吸収帯域幅6.2GHz(11.8~18.0GHz)を達成し、球状粉末より誘電・磁気応答が強化された
- 16.9GHz・厚さ1.7mmで減衰定数235.9m−1、正規化入力インピーダンス0.999となり、インピーダンスマッチングと強い減衰を両立した
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MATERIALS素材・マテリアルインフォマティクス 持続可能な酸化亜鉛合成とその水質汚染物質除去への応用
- 亜鉛生産廃棄物から合成した酸化亜鉛(ZnO(2))が、UV光下でクロラムフェニコール(CAP)を79%(Kd=0.53×10^-2 min^-1)、メトロニダゾール(MNZ)を72%(Kd=0.43×10^-2 min^-1)分解し、市販ZnO(ZnO(1))と競合しうる光触媒性能を示した。
- ZnO(2)はメソポーラス構造によりプロメトリン(PROM)除去で32%とより高い活性を示した一方、比表面積24.9 m2/g、細孔容積0.26 cm3/gと市販ZnOよりわずかに低かった。
- エタノール酸化の触媒試験で、ZnO(2)は完全転化に高い温度を要したが、アセトアルデヒドへの選択性70%を示した。
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MATERIALS素材・マテリアルインフォマティクス コンクリートの熱機械的安定性を向上させる多次元熱伝導ネットワークの工学的設計
- 1次元鋼繊維と2次元グラファイト改質再生骨材を組み合わせた複合材料(SFRHCC)を開発し、多次元の熱伝導ネットワークを形成させた。
- 200°Cの熱処理後も熱伝導率の低下を7.6%に抑え、通常の再生骨材コンクリート(RAC)の28.2%低下を大幅に上回る熱安定性を示した。
- 圧縮強度92.0%、引張強度91.3%を維持し、通常のRAC(75.0%、72.4%)を凌駕した。
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