横浜国立大学と神奈川県立産業技術総合研究所(KISTEC)は、光の干渉を利用した光コヒーレンストモグラフィー(OCT)を用いて、高温で焼結中のセラミックスの内部構造の変化を世界で初めて直接観察することに成功した。

 セラミックスは原料粉体から出発し、混合、形成、焼成などのプロセスを経て製品になるが、その粒子の集合状態は、原料から焼結体に至るまでに大きく変化する。セラミックス内部の不均質性は材料の信頼性にも深く関係することから、その形成過程の解明が強く求められているが、特に焼結過程で生じる内部構造の変化については、高温下で高分解能かつ高速で直接観察する手法がなく、十分に理解されてこなかった。

 本研究では、従来ブラックボックスとされていたセラミックスの製造プロセスを科学的に解明するため、OCTを観察手法に据えた。OCTは光の干渉を利用した測定技術で、眼底検査など医療の分野で発達してきたが、材料の内部構造の観察にはまだほとんど使われていない。そのような中、独自に設計した電気炉中に試料を置くことで、試料を高温に加熱しながらのOCT観察を可能にし、セラミックスの不均質構造の形成過程を初めて視覚化することに成功した。

 OCT法は3次元、高分解能、非破壊、リアルタイム性など、従来手法ではカバーできない数々の特徴がある。本技術はセラミックスだけでなくプラスチック等にも適用できるため、さらなる用途拡大が期待されるとしており、材料科学の分野のみならず、製造業の技術力強化にも貢献できるものだという。

参考:【横浜国立大学】世界初!高温焼成中のセラミックスの内部構造を可視化 光コヒーレンストモグラフィー(OCT)を応用(PDF)

横浜国立大学

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大学ジャーナルオンライン編集部

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