ReaxFF-MDとDFTによる超高電圧陽極アルミ箔の形成メカニズムと誘電特性の解明

• 低(800 μS·cm−1)・中(1500 μS·cm−1)・高(2700 μS·cm−1)の電解液導電率で520V形成時の消費エネルギーを比較し、中導電率が707.381 kJと最小だったが、その酸化膜は結晶性が低かった。
• 電圧帯ごとに導電率を切り替える4段階プロセス(高導電率≤300V、中導電率300–400V、低導電率400–520V)を開発し、従来の単一段階プロセス比で消費エネルギー8.4%削減、電圧上昇率約6%向上を達成した。

• 硬質陽極酸化処理と水酸化処理で水酸基リッチな陽極酸化酸化物中間層を形成し、コーティングの密着性と堆積サイトを強化する界面工学戦略を提案した
• スプレーコーティングにより、機械的耐久性を持つ超疎水性F-SiO2@ポリウレタン(PU)複合コーティングをアルミニウム合金基板上に作製した
• 10,000cmの摩耗と200回のテープ剥離サイクル後も接触角150°以上を維持し、酸性・アルカリ性・塩水環境での長時間浸漬でも優れた耐食性を示した

超高温セラミックス(UHTC)は、遷移金属の炭化物、窒化物、二ホウ化物が含まれ、極限的な航空宇宙およびエネルギー環境での応用が期待される構造材料である。その強い共有結合・金属結合により、非常に高い融点、弾性率、熱安定性を持つ。しかし、固有の脆性、限定的な耐酸化性、低い焼結性は、従来のUHTCの工学的応用における主要な課題である。近年、多相複合材料、微細構造工学、組成の複雑化などの新しい材料設計戦略が登場している。中でも、高エントロピーUHTC(HE-UHTC)は、その構成エントロピー、格子歪み、拡散遅延効果により、耐酸化性、熱安定性、焼結性、機械的性能を向上させることから大きな注目を集めてい…

• RuO2ボトム電極上にDP-ALDまたはRP-ALDでTiO2を成長させ、O2中で急速熱アニーリングを施したRuO2/TiO2/Ru MIMキャパシタを作製した研究。
• RP-ALD膜は酸素欠損密度が低く化学量論的安定性が向上し、DP-ALD膜より高い粗さでRuO2の結晶粒形態を再現、RuO2の結晶性がTiO2の相進化(ルチル型)を支配することが示唆された。
• RP-ALD作製キャパシタは0.8Vで誘電率約100・リーク電流密度約1.76×10−6 A/cm2を示し、DP-ALD作製品(誘電率約97、リーク電流密度約1.41×10−4 A/cm2)よりリーク特性が改善した。

高エントロピー遷移金属二ホウ化物は有望な超高温セラミックスであるが、高温弾性応答、異方性変形、破壊機構に関する原子レベルの知見は乏しい。本研究では、第一原理計算精度の深層学習ポテンシャルを開発し、分子動力学シミュレーションを用いて、(Hf0.2Zr0.2Ta0.2Ti0.2Nb0.2)B2 の900 Kから3300 Kまでの熱機械挙動を研究した。開発したポテンシャルは、格子定数、状態方程式、弾性定数を密度汎関数理論計算および実験結果と高い精度で再現し、熱膨張・圧縮状態でも適用可能であった。シミュレーションの結果、面外方向の熱膨張が面内方向を上回る異方性熱膨張と、C11 > C33 を維持しつ…