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1.
助成・補助金
Kyushu Univ. Production 九州大学成果文献
Cover image of 新規ペロブスカイト型酸化物を基礎とした高温PTCサーミスターの創製
山添 昇
研究期間: 2002
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概要: これまで報告例のあるPTCサーミスターの最高使用温度は400℃程度であるのに対し、本研究のペロブスカイト型酸化物は800℃以上の高温でPTC現象を発現することを見出した。以下に、得られた成果について示す。 (1)ABO_3で表されるペロブスカイト型酸化物において、BサイトをCoとFe、AサイトをBaとするBaCoFeO_3は800〜950℃で六方晶から立方晶へ相転移し、これに伴い電気抵抗の急激な増大が観察された。 (2)上記BaCoFeO_3の相転移温度(電気抵抗の増大)はAおよびBサイトの置換元素および置換量に大きく依存することがわかった。つまり、BサイトのFeとCoの比では、Co量を多くすると相転移温度(電気抵抗の増大)は低温側にシフトし、Bサイトの一部をCrで一部置換すると高温側へシフトした。さらに、Aサイトの一部をCaやSrで置換すると低温側へシフトすることも明らかになった。 (3)Aサイトの置換元素の種類によって電気抵抗の変化量も異なることを見出した。Caで部分置換した系では少量の置換で電気抵抗の変化量が減少するもののSrで部分置換した系では全体の電気抵抗変化量が小さく、置換量を大きく変化させても大きな変化量は見られなかった。 (4)上記(2)および(3)について高温X線回折法を用いて解析を行ったところ、結晶構造が六方晶から立方晶へ相転移する際に両結晶系に属さない第3相が僅かに存在することがわかった。この結晶相の詳細と、各置換系の結晶相転移とPTCの相関については現在検討中である。 続きを見る
2.
助成・補助金
Kyushu Univ. Production 九州大学成果文献
Cover image of メソポアおよび高次構造制御による超高感度半導体ガスセンサの設計 — Design for ultra sensitive oxide semiconductor gas sensor by controlling meso-pore and high order structure
山添 昇 ; YAMAZOE Noboru
研究期間: 2001-2002
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概要: 近年、環境やアメニティの観点から、有害ガス、環境汚染ガス、揮発性有機化合物(VOC)、におい(悪臭)成分などを高感度・高選択的に検知できるセンサが求められている。半導体ガスセンサは家庭用のガス漏れ警報機として実用化されているが、上記のガスは一般にppm〜ppbレベルの極低濃度の検知が求められており、飛躍的な感度の向上が必要である。本研究では、被検ガスの拡散と反応を考慮した反応・拡散方程式に基づく理論的な研究によって、高感度化には被検ガスの感応体(膜)内への拡散が容易な微細構造の制御が必要であり、次の3点が特に重要であることを明らかにした。 (1)クヌーセン拡散と表面反応が拮抗するメソポアの制御 (2)メソポアを有する二次粒子径の制御 (3)ガス拡散が容易なマクロポアの制御 主に、SnO_2を用いて、メソポア構造および二次粒子径の制御のための検討を行ったところ、(1)水熱処理に用いるスズ酸沈殿の調製法と水熱処理条件を工夫すれば、従来得られていた酸化スズゾルの粒子径を6nmから約12nmまで増加できることを見出した。すなわち、一次粒子径の制御がある程度可能であることを明らかにした。 (2)当電点の差を利用したpH制御によって、直径1〜100μmのSiO_2球状粒子上にSnO_2を薄く被覆できることを見出し、これを集積すればマクロポアを有する感応体を調製できることがわかった。 (3)ポリエチレングリコール等の有機物を酸化スズゾルに混合してスピンコートすれば、焼成過程での有機物の酸化反応によって比較的大きなポアを導入できることを明らかにした。 また、WO_3を用いた検討では、イオン交換法によって酸化タングステンゾルが調製可能なこと、および粒子形状を遠心分離処理や超音波処理によって制御可能であることを見出すとともに、形状を制御した粒子からなるセンサは、NO_2に対して非常に高い感度を示すことを明らかにした。 続きを見る
3.
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Kyushu Univ. Production 九州大学成果文献
Cover image of 次世代化学センサおよびセンシングシステムの開発課題と戦略
山添 昇
研究期間: 1998
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概要: 化学センサは、日本で生まれ育った新しい計測技術として様々な分野で用いられ、重要性を増しつつある。特に環境保全、クリーンプロセス、省エネルギーといったエネルギー・環境分野や、農業や工業におけるプロセス管理、製品そのもののシステム制御といった生産・製品管理分野、健康、医療、食品といったライフサイエンス分野などでは、今後とも化学センサへの期待がより一層高まるものと予想される。一方において、化学センサに課せられる要求が益々厳しくなっており、例えばppbレベルあるいはそれ以下の極微量成分の計測、電池駆動できる超小型低消費電力センサ、複合微量成分の同時計測など現在のセンサの改良改善では応えることができない要請が出されつつある。このような新しい状況に応えるには新しい発想を取り入れた化学センサの大きな飛躍が是非とも必要であり、平成10年度に基盤研究(C)企画調査として表記課題に着手した次第である。その研究組織は、センサの研究に従事している若手研究者から成り、5つの領域(新しい検知原理、高度検知機能界面、センサに適したマイクロ化技術、高度プロセッシング及びセンサ応用技術、材料からシグナル処理までの高度センシングシステム)を基に研究グループを組織し、各分野について研究分担者が以下の開発課題を重点的に調査、議論し、報告書にまとめた。 (1) 次世代化学センサ・センシングシステムをどのように考えるか (2) 次世代化学センサ・センシングシステムを支える基礎・基盤技術とは何か (3) 次世代化学センサ・センシングシステムにおける応用技術とは何か (4) 上記課題を推進させるための「戦略」をどのように考えるか 続きを見る
4.
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Kyushu Univ. Production 九州大学成果文献
Cover image of ppbレベル対応超高感度半導体ガスセンサの展開 — Development of semiconductor gas sensor ultra-sensitive in ppb level
島ノ江 憲剛 ; SHIMANOE Kengo ; 山添 昇
研究期間: 2003-2004
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概要: 近年、環境やアメニティの観点から、各種環境汚染ガス、揮発性有機化合物(VOC)、有機ガス、におい(悪臭)ガスなどのセンサ計測の重要性が高まっており、ppb〜数ppmレベルで存在するこれらのガスの計測には、半導体ガスセンサの感度を現行より飛躍的に向上させる必要があることが認識されている。我々は、センサのガス感度が、(1)酸化物一次粒子径、(2)増感剤、(3)感応体利用率、の3つの因子により支配されることをこれまでに明らかにしてきており、この3因子を融合したセンサ設計を行えば、ppbレベル計測に対応できる感度の飛躍的向上が期待できると考えている。本研究では、これらの因子を考慮した新しいセンサ作製方法について検討を行った。 (1)SnO_2の粒子径制御によるメソポア孔導入とセンサの高感度化 SnO_2の粒子径を増大させ、薄膜中にガス拡散に有用なポアを導入することを目的として、水熱処理条件を検討したところ、5〜16nmの範囲で均一な粒子径分布をもつSnO_2ゾルの調製に成功し、これらSnO_2ゾルを用いた薄膜型センサが、粒子径の増大に伴い、高いセンサ感度を示すことを明らかにした。 (2)SnO_2のクラスター化による細孔導入とセンサの高感度化 感応膜への細孔の導入として、SnO_2ゾルへのポリエチレングリコール添加を検討し、細孔を導入したセンサ素子が膜厚の増大にともないセンサ感度も増大することを明らかにした。 (3)ボールミリングによる第二成分添加と微細構造制御 SnO_2にCo_3O_4を第二成分として微量添加する方法として、ボールミル法を検討したところ、ボールミル時間の増加に伴い、10nm以上の細孔が感応膜中に導入され、COに対するセンサ感度も著しく増大することが確認された。 その他、WO_3、TiO_2、第二成分添加SnO_2などについても検討を行い、センサの高感度化について重要な知見を得た。 続きを見る
5.
助成・補助金
Kyushu Univ. Production 九州大学成果文献
Cover image of 複合金属酸化物触媒の表面構造と活性, 選択性の制御に関する研究
山添 昇
研究期間: 1982-1984
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6.
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Kyushu Univ. Production 九州大学成果文献
Cover image of 半導体ガスセンサーにおける増感機構の解明
山添 昇
研究期間: 1983
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7.
助成・補助金
Kyushu Univ. Production 九州大学成果文献
Cover image of ESCA, SIMSによる複合金属酸化物触媒表面のキャラクタリゼーションの研究
山添 昇
研究期間: 1980
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8.
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Kyushu Univ. Production 九州大学成果文献
Cover image of ガスセンサにおけるガスーセンサ相互作用ならびにガス識別性センサの開発に関する研究
山添 昇
研究期間: 1979
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Kyushu Univ. Production 九州大学成果文献
Cover image of 固体電解質を用いた常温作動型ガスセンサーの開発 — Development of Solid Electrolyte Sensors Operative at Ordinary Temperature
山添 昇 ; Yamazoe Noboru
研究期間: 1985-1986
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概要: 本研究では、常温において良好なイオン導電性を示すプロトン導電体やフッ化物イオン導電体などの固体電解質を用いて、加熱の必要のない新しい常温作動型水素、一酸化炭素および酸素センサーを開発し、コードレスセンサーの実現を目指すことを目的としてて行い、以下の知見を得た。 1.プロトン導電体ガスセンサー:センサー材料としてアンチモン酸などのプロトン導電体を、電極材料として主として白金を用いた素子は、常温で【H_2】COの検知が可能であり、応答信号の取り出し方法により、電位検出型、電流検出型、四探針型に分類でき、それぞれ以下に示すような特徴を有している。 (1)電位検出型センサー:検知極と参照極間の電位差を応答信号として取り出す方式のもので、被検ガス濃度の対数に電位差が比例するため、広範なガス濃度の検知に適している。 (2)電流検出型センサー:一定湿度下では短絡電流値が被検ガス濃度に直接比例するため、高精度検知が可能である。 (3)四探針型センサー:検知極、参照極間を短絡した状態でプロトン導電体内部に生じる電位差を内部銀電極で測定するもので、雰囲気の湿度に影響されないガス検知が可能である。 2.フッ化物イオン導電体酸素センサー:(参照極)M,MFmlLa【F_(31)】M',【O_2】(検知極)を基本構造とする素子で、常温において酸素の検知が可能である。 (1)単結晶型センサー:厚さ1mmのLa【F_3】単結晶を固体電解質として用いるセンサーで、水蒸気気流中、150℃で処理した後、応答を繰返すことにより、室温において約2分の応答速度で酸素の検知が可能である。また水中溶存酸素の検知も可能で、この場合の90%応答時間は約1分である。 (2)スパッタ膜型センサー:厚さ5μmのLa【F_3】スパッタ膜を用いれば、水蒸気処理後の応答速度は約30秒まで短縮できた。 続きを見る
10.
助成・補助金
Kyushu Univ. Production 九州大学成果文献
Cover image of 混合導電性セラミックスを用いた選択的酸素分離膜に関する研究
山添 のぼる ; 山添 昇
研究期間: 1989
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概要: 実用的で高性能なセラミック酸素分離膜を開発するには、多孔質支持体を用いてその上にできるだけ薄い酸素透過膜を形成する必要がある。本研究では、熱膨張係数の違いなどによる悪影響を避けるために薄膜と同じ組成のペロブスカイト型酸化物多孔質支持体の作製方法、および、その支持体上への緻密な薄・厚膜の作製方法について検討した。分離膜および基体材料には組成が少なく、しかも比較的酸素透過能も良い、La_<0.6>Sr_<0.4>CoO_Xを用いた。すでに、多孔質作製方法は、これまでに種々の検討を行っているが、粉体の粒径を制御する方法において、本酸化物では1400℃焼成粉体を44-74μmに分級したものを成形し、1400℃、1h焼成する方法により良好な支持体が比較的簡単に得られることがわかった。製膜方法には、ペ-スト塗布法、噴霧熱分解法、さらに、新しく酸処理方法が有効であることを見いだした。ペ-スト塗布法では、ペロブスカイト型酸化物粉末をPVAと水でよく練ったペ-ストを基体に塗布後、1300℃1h焼成することにより約20μmの緻密な厚膜を作製できることがわかった。ただし、圧膜と基体との間に空隙が生じて密着性は良くなかった。ところが、圧膜作製時に基体表面を硝酸水溶液で処理することにより、密着性は飛躍的に向上することを見いだした。また、酸処理を行ってもXRD,XPSにより組成に大きな変化は見られず、接合界面の密着性を向上させる新しい方法でとして注目される。一方、噴霧熱分解法では硝酸塩または塩化物のアルコ-ル溶液を基盤に約350℃で噴霧後、1300℃で2h焼成することを数回繰り返すことにより約20μmの厚膜が得られることがわかった。本方法でもサイクルの途中で酸処理を導入することにより密着性が向上した。 続きを見る