粉体工学研究室

教員

白川　善幸（教授）Yoshiyuki SHIRAKAWA

DB

吉田　幹生（教授）Mikio YOSHIDA

DB

研究内容

粉体工学研究室では、現在つぎの研究を進めている。

1．粉体プロセスの最適設計ならびに制御法

プロセスの高度化に対応する精緻な設計と制御法の確立を目指している。とくにコンピュータシミュレーションを利用するのが本研究室の特徴である。

2. 微粒子の合成および粉体材料工学の確立

微粒子材料を数多くのエネルギー変換要素の集合体と考える粉体工学特有の定量的材料設計法の確立を目指している。


つぎに、具体的な研究テーマのいくつかを紹介する。

凝集粒子群の分散機構について

Analysis for dispersion mechanism of aggregating particles

　現在、乾式プロセスにおける取り扱いを困難にしている凝集粒子群の分散挙動シミュレーションが多くなされているが、それらのモデリングは剛体球を基本としており、複雑な形状を考慮していない。そこで、本研究では粒子群の挙動解析に粒子要素法、周囲の流体運動の挙動解析にはMAC法を採用し、これらの粒子・流体間の相互作用力を表す流体抗力を形状、抵抗係数をパラメーターとする関数として表現し、それらの分散挙動を解析していく。

分子シミュレーションによる結晶の形態制御機構の解明

Analysis for mechanics of controling crystal habit modification with the molecular simulation

　晶析操作における結晶製造過程で不純物を添加すると、結晶の特定面に特異吸着し、その面の成長を制御する選択晶析が起きる。これは結晶の形態制御に大きな影響を与える現象である。そこで本研究では選択晶析を解明することを目的とし、連続式晶析実験により食塩に金属イオンを添加したときの晶癖変化を調べるとともに、分子シミュレーションを用いて解析を行っている。

誘電性セラミックスのエネルギー変換特性におよぼす微構造の影響

Effects of microstructure on energy conversion properties of dielectric ceramics

　機能性セラミックスの特性は焼結体の微構造に極めて鋭敏で、希望の変換特性を得るには、微構造を非常に高い精度で制御することが必要である。しかし、微構造の形成とプロセス操作条件、ならびに微構造とエネルギー変換特性との関係が、まだ定量的に把握されていない。そこで本研究では、最もよく知られている誘電性セラミックスであるチタン酸バリウムを用いて、焼結プロセスにおける操作因子と微構造形成の関係、ならびに誘電率におよぼす微構造の影響を実験的に調べるとともに、等価回路を用いた誘電率推算モデルをもとに誘電率におよぼす微構造の影響について検討している。

Mechano-chemical法を利用した新しい粉体材料の創製

Fabrications of new crystal-amorphous composite materials by mechano-chemical method

　材料の複合化において同物質でも状態の異なる、例えば結晶-アモルファスのような複合化が考えられる。このような複合化によって単相では見られない新しい機能の発現が期待される。そこで複合プロセスの制御性が高いメカノケミカル法でアモルファス中に結晶が分散した複合粉体材料を作製している。また、複合材料作製プロセスといして確立するために、投入エネルギーと材料物性との関係などの評価を行っている。

微粒子分散材料における電気伝導におよぼす界面の影響

The influence of the interface between microcrystalline particles and non-crystalline matrix on electrical the conduction.

　材料に新しい機能をもたせる方法のひとつに複合化、ハイブリッド化がある。新しい電気特性を複合化によって実現した材料は多く開発されているが、原料、作製プロセス、複合状態などによって電気特性が変化するため、正確な理論的予測は難しく、また詳細が不明な点も多い。そこで、非晶質材料に微粒子を分散させた系の界面に注目し、界面が電子およびイオン伝導にどのような影響を与えるのかを実験とコンピューターシミュレーションで詳細に検討している。