研究開発分野 JFCC Home Link Site Map English
受託研究 試験評価 機器利用 技術相談 標準物質 賛助会員
センター紹介 研究開発 材料技術研究所 ナノ構造研究所 広報活動 アクセスマップ

戻る

原子・分子計算機シミュレーション


概要:ナノ構造セラミックス・コーティングの設計技術として、さまざまな計算機シミュレーション手法を開発し、コーティングの創製・結合・特性を検討している

研究の目的:
 現在、金属材料へのセラミック・コーティングは火力発電タービン、切削・摩耗工具、腐食部材などに実用化されているが、設計・制御の理論的基盤が十分に確立されていない。本研究では次世代コーティングの物性を改良するために、ハイブリッド材料の創製プロセス・構造・特性などについて、計算科学を用いた材料設計技術を開発している。



シミュレーション図
蒸着プロセスのシミュレーション
分子動力学(MD)法を中心として、ジルコニア(ZrO2)表面上への気相イオン・クラスターの吸着現象を計算している。吸着原子の速度・角度・密度などを観察し、実際の蒸着プロセスの最適化に重要な因子を検索している。
ナノ構造設計図
コーティング界面のナノ構造設計
異種材料の界面構造・密度・強度をMD法を用いて検討している。一例として上にAl2O3/YSZ界面を示している。界面と熱伝導性の相関を観察するために、このような原子レベル界面構造を用いて熱伝導率計算を行う予定がである。



熱伝導率計算図
ナノ構造材料の熱伝導率計算
ナノコーティングの重要な用途の一つは遮熱コーティング(TBC)である。ナノ構造と熱伝導性の相関を検討するために、分子動力学法により熱伝導率計算を行っている。右側ではシミュレーションによる安定化ジルコニア(YSZ)の熱伝導率をプロットした。得られた結果を用いて、最適なナノコーティング構造を設計する予定である。
グラフ




図 図

分子動力学(MD)計算によるナノ組織設計と特性予測
ナノ構造設計:複相ナノ組織,ナノ気孔,耐焼結(粒界・界面形成) など
機能設計:熱伝導,熱膨張,耐酸化,拡散現象など

原子論的シミュレーションによるナノコーティング設計。 YSZ/Al2O3系のナノ構造MD計算



図 図
テキスト

高温安定性に優れたナノ構造膜の開発


【謝辞】本研究は新エネルギー・産業技術総合開発機構の委託による「ナノコーティング技術プロジェクト」の一環として実施した。

戻る
Copyright (c) by Japan Fine Ceramics Center All rights reserved.