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次世代航空機エンジン用新耐熱材料の基礎特性を解明 〜 第一原理計算と電子エネルギー損失分光による電子特性評価 〜

本研究の【概要詳細

1.現状と課題
 航空機エンジンの燃費を抜本的に改善するため、軽量かつ耐熱性に優れた部材が必要になります。SiC繊維を主体としたセラミックス複合材料の利用が有望でありますが、高温の酸素・水蒸気によって劣化するという大きな問題が有ります。そのため、SiC複合材料を保護するためのコーティングが必要になります。保護膜材料として、特に、Ybシリケート(Yb2Si2O7)という材料が期待されています。この新材料の保護膜特性を実験・理論的に把握し、パフォーマンスを向上することが望まれていますが、必要となる基礎的なレベルの特性もあまり明確にはなっていません。


2.研究開発の内容
 本研究では、実験データに基づことなく材料本来の特性を理論的に評価する手法(第一原理計算)を応用し、起こっている現象の理解や材料設計を支援することを目指しています。今回、電子顕微鏡を用いた材料中を透過した電子のエネルギー変化量(電子エネルギー損失)の測定と第一原理計算の連携により、これまで不明であったYbシリケートの電子状態の解明に世界で初めて成功しました。


3.今後の展開
 この知見を活用した保護膜特性の解析は、高温安定性に優れる保護膜、ひいては耐久性の高い航空機エンジンの開発に役立てられるものと期待されます。また、本解析技術は耐熱部材を対象とするだけでなく、半導体工学材料、光学材料、電池材料などの電子状態解析にも幅広く役立てられると期待されます。
Yb原子近傍の局在電子軌道

※本成果は、総合科学技術・イノベーション会議のSIP(戦略的イノベーション創造プログラム)【革新的構造材料】(管理法人:JST)の委託業務の結果得られたものです


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