2025/09/30 更新

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タダ　エイジ
多田　英司
TADA EIJI
所属
物質理工学院 教授
職名
教授
外部リンク

学位

  • 博士（工学）

研究キーワード

  • 材料電気化学

  • 物理化学

  • 腐食防食工学

  • Corrosion

  • electrochemistry

研究分野

  • ナノテク・材料 / 材料加工、組織制御

学歴

  • 東京工業大学

    - 1998年

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  • 東京工業大学   理工学研究科   金属工学

    - 1998年

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    国名： 日本国

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  • 東京工業大学   工学部   金属工

    - 1993年

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    国名： 日本国

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  • 東京工業大学

    - 1993年

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経歴

  • 仏国ブルゴーニュ大学招聘研究員

    2007年

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  • - 秋田大学工学資源学部准教授

    2007年

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  • 米国オハイオ州立大学博士研究員

    2004年 - 2005年

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  • 秋田大学

    1998年 - 2007年

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  • 秋田大学 工学資源学部 材料工学科   准教授

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所属学協会

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論文

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MISC

受賞

  • （社）腐食防食協会進歩賞

    2007年  

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    受賞国：日本国

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  • 英国腐食学会T.P. Hoar Award

    2005年  

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  • （社）腐食防食協会三沢記念賞

    2005年  

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    受賞国：日本国

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  • （財）手島工業教育資金団手島記念博士論文賞

    1999年  

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    受賞国：日本国

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共同研究・競争的資金等の研究課題

  • ステンレス鋼に固溶した水素による不動態皮膜の電子構造と耐食性との相関解明

    研究課題/領域番号：23K04434  2023年4月 - 2026年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(C)

    多田 英司

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    配分額：4810000円 （ 直接経費：3700000円 、 間接経費：1110000円 ）

    金属材料に水素が侵入したときに生じる水素脆化の研究が活発になされているが，そもそも金属内に吸収された水素によって金属材料の耐環境性能が変化するのであろうか？本研究は，金属材料の耐環境性能（耐食性）にとって重要な役割をしている”不動態皮膜”に着目し，金属材料中の固溶水素が不動態皮膜の構造や電子構造にどのように影響するのか，それによって耐食性がどのように変化するのかを解明する．
    そこで，本年度は，水素を固溶したステンレス鋼について，塩化ナトリウム水溶液中のアノード分極曲線測定から不働態保持電流，孔食電位を取得し，不働態皮膜の耐食性評価を行った．その結果，異なる時間で水素チャージした304ステンレス鋼に対する浸漬1h後の腐食電位は，水素チャージ時間の増加に対して徐々に卑な電位に変化した．水素チャージによって，腐食電位が若干卑化するものの，水素チャージ後のステンレス鋼の腐食電位はいずれも不動態域にあることがわかった．また，水素チャージありおよびなしの304ステンレス鋼のアノード分極挙動から，水素チャージしていないものは，約0.3 V (SSE) 付近から再不動態化性の孔食の発生と死滅を示す電流スパイクが見られ，さらに0.4 V付近から成長性の孔食発生による電流増加が生じたが，水素チャージしたものについては，不動態保持電流は，水素チャージしていないものに比べて全体的に大きくなり，孔食成長にともなう電流増加もより卑な電位で観察された．以上から，水素チャージによって，不動態皮膜の化学的な安定性が低下し，孔食発生が促進されたといえる．

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  • 金属異材接合部の腐食劣化数理モデルの構築とデータ同化の実装による高精度化

    研究課題/領域番号：20K05150  2020年4月 - 2023年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(C)

    多田 英司

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    配分額：4420000円 （ 直接経費：3400000円 、 間接経費：1020000円 ）

    自動車などの内燃機関から排出されるCO2量を削減するには，燃費の向上に加え，車体の軽量化が重要である．自動車車体の場合は，使用量が多い鉄鋼材料に対して衝突安全性の担保と軽量化が実現できる高強度化が急務となっているが，その一方で一部の鋼材を比強度、耐食性、加工性に優れるAl合金や炭素繊維強化プラスチックなどに置き換えるマルチマテリアル化が重要な技術として期待されている．本研究では，マルチマテリアル化において問題となるガルバニック腐食について，精緻な腐食モデルを確立し，接合部分の耐久性評価に寄与する技術開発を目指している．
    ガルバニック腐食モデルの構築と評価手法の確立には，実際の測定によって大量の分極挙動データセットを準備するボトムアップ的な数値計算モデルでは対応できず，より合理的な境界条件セットの収集方法を構築すべきである．そこで，本研究では，腐食シミュレーションのためのキーとなる境界条件の整備を行う．さらに，ガルバニック腐食において現象を支配する環境因子を明確化し，それに対して時間変化する分極挙動を予測する手法を確立する．これらにより高精度な腐食シミュレーションが可能となり，ガルバニック腐食による接合部の劣化寿命予測が現実的なものとなる．
    本年度では，昨年度に引き続き，NaCl中におけるFe/Al接合対のガルバニック腐食機構の解明を目的に，種々の塩化物イオン濃度に対して，ガルバニック腐食データを交流および直流電気化学測定により収集した．また，得られたデータを基に，腐食機構を検討するとともに，観測データを表すための腐食シミュレーションを実施した．その結果，Fe/Al対の腐食機構を明確化するとともに，実測したガルバニック腐食データと腐食シミュレーション結果との差異について検討し，分極曲線の経時変化を再現することの重要性を明らかにした．

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  • 超ヘテロ構造の組織制御によるZn-Mg-Al合金の高耐食化と耐食性向上指針の確立

    研究課題/領域番号：17H03400  2017年4月 - 2020年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    多田 英司

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    配分額：18460000円 （ 直接経費：14200000円 、 間接経費：4260000円 ）

    本研究では，ZnおよびZn-Mg合金，Zn-Al-Mg合金を作製し，その電気化学特性および大気腐食特性について評価した．その結果，各合金のアノード反応には違いが見られないものの，特にAlとMgの複合添加によって腐食速度が減少することが示された．また，これらの合金について大気腐食環境において1年間の暴露試験を実施したところ，Znに比べZn-Mg合金，Zn-Al-Mg合金の方が耐食性に優れることが示された．ただ，表面の腐食生成物皮膜については明確な違いが見られなかった．

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  • pH応答性をチューニングしたカンチレバーによる電気化学反応界面のpHイメージング

    研究課題/領域番号：15K14144  2015年4月 - 2019年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  挑戦的萌芽研究

    多田 英司

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    配分額：3770000円 （ 直接経費：2900000円 、 間接経費：870000円 ）

    本研究は，金属の水溶液腐食など電気化学反応界面近傍のpHを測定する技術確立のために立案されたものである．特に，pH応答特性を有する金属／金属酸化物電極を利用し，電気化学反応界面のpH 測定を試みた．その結果，Sb／Sb酸化物電極を利用して鉄の模擬腐食系の表面pH測定に成功した．また，表面近傍のローカルなpH測定を目指し，スパッタリング法を利用して作製したW膜が準ネルンスト的なpH応答性を示し，AFM用のカンチレバーに均一に成膜できた．

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  • 電気化学アシスト顕微レーザースペックル干渉による鉄鋼の水素吸収ダイナミクスの解明

    研究課題/領域番号：26289268  2014年4月 - 2017年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    多田 英司

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    配分額：16510000円 （ 直接経費：12700000円 、 間接経費：3810000円 ）

    本研究では，はじめに鉄表面における水素吸収反応機構を明らかにするために，電位変調（電気化学アシスト）によって水素発生反応を刺激し，それに対する水素透過電流応答の周波数解析を実施した．その結果，水素吸収反応の電位依存性，特に水素吸収効率の電位依存性を明らかにすることに成功した．さらに，電流応答の周波数応答結果と数値シミュレーションによって，水素吸収反応が鉄表面で擬平衡状態にあることを結論づけた．
    また，水素吸収反応の表面分布を検出する目的で，水素発生反応を電気化学アシストしたときにおいて，レーザースペックルパターン観察と水素透過電流測定を実施し，水素吸収分布検出の可能性を示した．

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  • 亜鉛めっき鋼板の端面腐食機構解明とマルチフィジックス解析による高度防食技術の確立

    研究課題/領域番号：23560861  2011年 - 2013年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(C)

    多田 英司

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    配分額：5460000円 （ 直接経費：4200000円 、 間接経費：1260000円 ）

    本研究では，Zn系表面処理鋼板の端面腐食挙動を明らかにするために，電気化学マイクロセルを利用して腐食生成物が堆積した鋼板上でのアノードおよびカソード反応特性について検討した．そのため，端面腐食を模擬するZn/Steel対を利用した．Zn系腐食生成物は溶液組成およびZnめっきからの距離に応じて，堆積状況および組成が変化した．亜鉛系腐食生物の堆積はカソード反応をある程度抑制することがわかった．一方，アノード反応については，Mgを含む腐食生成物の抑制効果が大きいことがわかった．

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  • (加水分解ナノ粒子・高導電性ポリマー)コンポジットを用いた次世代型鉛蓄電池

    研究課題/領域番号：21560768  2009年 - 2011年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(C)

    田口 正美, 多田 英司

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    配分額：4680000円 （ 直接経費：3600000円 、 間接経費：1080000円 ）

    水・アルコール混合物中での酢酸鉛の加水分解によりPbO_2ナノ粒子が調製され,このナノ粒子を正極活物質に用いた新規鉛蓄電池の電池特性が充放電サイクリングによって試験された.このナノ粒子はβ-PbO_2単相であり,直径約9～13nmであった.従来法で製造したPbO_2粉末,すなわちPb粉末の電解酸化で得たPbO_2粉末に比較して,充放電サイクリングでの正極活物質の利用率と電流効率の両方で,PbO_2ナノ粒子は著しく高いパーフォーマンスを示した.

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  • ダブルサンプル-スプリットセル法を用いた新規環境劣化割れ試験法の開発

    研究課題/領域番号：20560666  2008年 - 2010年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(C)

    多田 英司

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    配分額：4810000円 （ 直接経費：3700000円 、 間接経費：1110000円 ）

    本研究では環境劣化割れ現象を解析するためのダブルサンプル-スプリットセル法を確立し,この試験法を用いて鋭敏化ステンレス鋼の局部腐食発生におよぼす応力の影響を調査した.その結果,動的引張応力や予ひずみの印加により,成長性局部腐食の発生が促進されることがわかった.また局部腐食形態には応力の影響があり,局部腐食の成長時に引張応力が印加されると,その形態がピット状からき裂状溶解痕に変化することが示された.

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  • 階段マイクロインデンテーションによる電解めっき銅箔の弾・塑性・クリープマッピング

    研究課題/領域番号：19560071  2007年 - 2008年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(C)

    大口 健一, 多田 英司

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    配分額：4550000円 （ 直接経費：3500000円 、 間接経費：1050000円 ）

    電解めっき銅箔の変形特性を正確に評価するための試験法を確立した. この方法により, 電解めっき銅箔の変形は, 室温でもクリープ変形の影響を受けることが明らかになった. 繰返し引張・除荷による疲労試験も実施可能となった. また, クリープ構成則を導出し, これを用いた弾・塑性・クリープ構成則で電解めっき銅箔の変形が記述できることを明らかにした. 一方で, 階段マイクロインデンテーション試験によりクリープ構成則の材料定数を導出するための方法について検討した.

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  • 二液相界面における薄膜成長にともなう界面張力変化と界面成長機構の解明

    研究課題/領域番号：18360347  2006年 - 2007年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    金児 紘征, 多田 英司

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    配分額：7720000円 （ 直接経費：7300000円 、 間接経費：420000円 ）

    互いに混じり合わない電解質水溶液と有機液体からなる二液相界面において電析を行うと,電析物が界面に沿って二次元的に薄膜が成長する.この薄膜の成長機構に対して二液相界面がどのような役割をしているかについては,未解明の問題が多く残されている.そこで,本研究では,電析時における薄膜成長と界面の役割を明らかにするために,薄膜の成長にともなう界面張力変化に着目した.そのため,種々の手法を用いて,薄膜成長時の界面張力測定を行った.まず,亜鉛薄膜の成長にともなう界面張力変化をWhilhelmy法によって測定した結果,薄膜の成長前縁において界面張力の減少が観察された.このことは,薄膜の成長にともなって二液相界面上に界面張力差が生じていることを示唆するものであった.また,シャドウグラフ法によって溶液内を光学的に可視化した結果,電解質水溶液内の薄膜成長先端に渦状の液体流が観察された.以上のことから,薄膜成長時において成長先端において生じる界面張力差が液体流を誘起し,これが成長先端の濃度減少を解消するために,薄膜が界面方向に優先成長すると結論づけられた.さらに,非破壊的,かつ分解能が高い界面張力測定法である準弾性レーザー散乱による新手法にも挑戦した.これは,表面張力波(リプロン)の周波数が界面張力に依存することを利用したもので,リプロン周波数をレーザー弾性散乱法により経時的に測定する装置を構築した.この装置を,酢酸ブチル/硫酸亜鉛水溶液界面の界面張力測定に本装置を適用した結果,リプロンの強度が非常に微弱であり,薄膜の成長にともなう界面張力変化を精密に測定することに至らなかった.この装置に関してはひきつづきレーザー強度や光学系の改善が必要であり,薄膜成長時における界面張力測定に今後適用することが期待された.

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  • 水素イオン感応性シリカキセロゲル膜の作製と水素イオン分布顕微鏡の開発

    研究課題/領域番号：17760576  2005年 - 2006年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  若手研究(B)

    多田 英司

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    配分額：3500000円 （ 直接経費：3500000円 ）

    本年度は,テトラエチルオルトシリケートの加水分解・重合反応によって作製したシリカキセロゲル膜の構造および膜特性を原子間力顕微鏡(AFM)および接触角測定により判断し,得られたデータから判断した最適製膜条件をもとに,Si製カンチレバー上にシリカキセロゲル膜をディップコーティング法により塗布した.しかし,SEM等による観察の結果,カンチレバー上に塗布したシリカキセロゲル膜が不均一であり,また一部分にはくりが生じた.よって,昨年度の研究においてガラス基板上へ塗布したゾル組成,コーティング条件ではシリカキセロゲル膜を適切に塗布することができないことがわかった.そこで,Si製カンチレバーからSi_3N_4製カンチレバーに変更して,溶液環境のpH変化に対して原子間力顕微鏡によって測定されるフォースカーブがどのように変化するか調査した.そのため,金板を中性水溶液中でカソード分極することによって,金表面で酸素の還元反応を生じさせ,表面のpHを変化させた.フォースカーブの測定から溶液内のpHの変化に応じて,フォースカーブ形状が変化し,カンチレバーにかかる引力が変化することが明らかになった.このことから,試料表面のpH変化をフォースカーブ測定より検出し,pH分布をマッピングすることが今後期待された.
    今後は,機水特性が良いシリカキセロゲルにSi_3N_4を添加した薄膜をカンチレバー上に塗布できるように製膜条件を探索し,水素イオン分布測定に適用したいと考えている.

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  • CTスキャン型イオン分布イメージング装置の開発

    研究課題/領域番号：16760582  2004年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  若手研究(B)

    多田 英司

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    配分額：2700000円 （ 直接経費：2700000円 ）

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  • 二液相界面電析法による金属超薄膜の製造とその成長機構の解明

    研究課題/領域番号：15656180  2003年 - 2004年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  萌芽研究

    金児 紘征, 多田 英司

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    配分額：2900000円 （ 直接経費：2900000円 ）

    金属塩水溶液と有機液体からなる二液相界面で電析を行なうと,析出物が界面に沿って薄膜状に優先成長する成長形態が観察される.この特異な成長形態は,界面近傍での濃度減少が引き起こしている物質輸送をともなう溶液流が影響していると考えられる.そこで,本年度は,前年度に試みた溶液流の光学的可視化技術の確立を目指した.すなわち,前年度に行なったシャドウグラフ法に加えて,シェリーレン法およびマッハツェンダー干渉計による光学的可視化ができるようにした.その結果,シャドウグラフ法のみでは不充分であった界面近傍の濃度変化,密度変化をより明確に観察できた.
    つぎに,この技術を応用して,実際に薄膜成長時の溶液流を側面部,上部より観察し,溶液流の3次元挙動を明らかにすることで,薄膜成長との関連性を検討した.実験は,酢酸ブチル/硫酸亜鉛水溶液界面において亜鉛薄膜を一方向成長させ,その成長過程を調べた.シェリーレン法では,側面から観察すると,白金線直下に引き込むような大きな流れが見られ,薄膜が成長すると成長先端部でうず流が確認できた.上部から観察すると,電析開始と同時に成長方向へ押し出すような溶液流が顕著に見られた.薄膜成長にともない,溶液流の発生位置も移動し,薄膜先端部で溶液を押し出す動きと引き戻す動きが見られ.溶液を薄膜先端部に供給するような流れが確認できた.また,薄膜先端部の形態に対応した溶液流の変化も見られた.マッハツェンダー干渉計では,界面近傍の密度勾配を観察でき,これが溶液の対流の原因であることがわかった.これらのことから,薄膜の成長形態と溶液流れに密接な関連性があることが明らかになった.

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  • 二液相界面電析法による導電性薄膜の製造法の確立および膜の特異性の解明

    研究課題/領域番号：14350379  2002年 - 2004年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    金児 紘征, 田口 正美, 多田 英司

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    配分額：14800000円 （ 直接経費：14800000円 ）

    水溶液と有機液体の界面に電極を設置して電気分解を行うと,界面に沿って電析物が成長するという特異な現象がある.この方法による電析を二液相界面電析法という.この方法でカソード還元すれば金属薄膜を作製でき,また,アノード酸化すれば金属酸化物,導電性高分子などを作製可能である.本研究ではこの方法を実用的な薄膜製造法として確立すること,また,得られた薄膜の特異性を解明することである.
    平成14年度は薄膜製造時による問題となる界面振動の発生条件を調べ,低電圧印加すると薄膜が平滑に成長することを明らかにした.そして,有機液体の種類を変えて銅薄膜を作成し,平滑な膜を作製できる条件を調べて,薄膜表面形状の評価を行った.
    平成15年度は導電性高分子の典型例として,ポリピロール薄膜の製造法の確立を目指し,一様に一方向成長させることができた.また,得られた膜の導電性について検討し,成長方向が垂直方向よりも導電率が高いことがわかった.また,界面張力と成長との関係について検討し,成長に伴って界面張力が減少することがわかった.マランゴニ対流の発生を観察した.
    平成16年度は水溶液より高密度の有機液体と水溶液の組合わせで界面成長させると,低密度の有機液体を用いたときと同様に成長することを示した.ただし,低密度有機液体を用いたときのほうが,薄膜成長しやすかった.また,コバルト薄膜を成長させると,うろこ状の成長稿ができ,特異な形状の成長になることを示した.
    これらの結果から,金属のみならず高分子薄膜の製造法を検討し,また,水溶液と有機液体を上下逆転させた場合の製造法を検討して,導電性薄膜の製造法の確立を図った.また,得られた薄膜について,種々の分析法を用いて膜の特異性を調べることができた.

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  • 二液相界面電析法による高純度金属薄膜の製造とその電気化学的条件

    研究課題/領域番号：11450268  1999年 - 2001年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    金児 紘征, 多田 英司, 田口 正美

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    配分額：14800000円 （ 直接経費：14800000円 ）

    ある特殊な組み合わせの電解質水溶液/有機液体を選んでその界面に電極を設置し、カソード還元することにより金属薄膜を界面に沿って成長させる二液相界面電析法がある。この方法では固体基板不用のため、基板からの不純物の混入がない利点がある。したがって、本研究ではこの方法による高純度金属薄膜の製造に関する理学的、工学的検討を行った。
    平成11年度は亜鉛薄膜を二液相界面で一様に成長させるための基本的な実験操作法を検討した。その結果、亜鉛薄膜を一様に成長させるには、(1)成長膜の先端で電位規制し、膜の成長端位置に同期して電位センサーを移動させること、(2)なるべく界面に電流が集中するように対極を配置すること、などが有効であることを明らかにした。
    平成12年度は亜鉛薄膜の成長および生成物の純度におよぼす不純物の影響を系統的に調べた。その結果、(1)銅イオン、鉄イオンを添加した場合、成長形態は無添加の場合とあまり変らないが、銅は亜鉛中に濃縮しやすいこと、(2)鉛イオンを添加した場合、無添加の場合よりも一様に成長するが、鉛は亜鉛中に濃縮すること、などを明らかにした。
    平成13年度は不純物として特に問題となる鉛イオンに着目し、亜鉛薄膜の成長過程および生成物の純度におよぼす影響について詳しく調べた。その結果、(1)一般的には水溶液電析よりも二液相界面電析のほうが不純物が濃縮しやすいこと、(2)用いる有機液体により不純物濃度は変化すること、などを明らかにした。
    本研究により、二液相界面電析法による高純度金属薄膜製造のために必要な薄膜製造法と不純物除去法の基本を確立することができ、高純度化を目指すための指針が得られた。

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  • Corrosion degradation of PEFC bipolar plates

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    資金種別：競争的資金

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  • 燃料電池材料の腐食劣化評価

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    資金種別：競争的資金

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  • Corrosion-deformation interaction

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    資金種別：競争的資金

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  • 表面処理鋼板の腐食防食機構解明

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    資金種別：競争的資金

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  • 金属材料の環境強度評価

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    資金種別：競争的資金

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  • Corrosion of galvanized steel

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    資金種別：競争的資金

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