2019S2-002
X線顕微鏡を中心とした航空機材料の機能マッピング

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●基本情報
　●実験責任者：木村　正雄（高エネルギー加速器研究機構物質構造科学研究所）
　●課題有効期間：2019/4〜2022/3
　●実験ステーション：AR-NW2A,19A/B,15A1,9A,9C,12C,AR-NW10A,8A
●関連課題：2016S2-001（多次元マルチスケール計測による航空機用構造材料の耐熱性・耐環境性向上のための材料へテロ構造因子の解明）
　　　　　　2015S2-002（航空機用構造材料の耐熱性・耐環境性向上のための材料へテロ構造因子解明）

●課題の概要
　ここ数年間PFにて整備を進めてきたX線顕微鏡法を中心とした手法を複合的に活用し、材料の組織（2D or 3D）と化学状態（1D）を機能発現下でのin situ & operando観察（時間, 1D）（=これを4D/5D観察と称する）を行い、機能を発現する空間的部位を特定・可視化する機能マッピングの高度化研究を行う。
　対象として取り組む航空機用材料での成果だけでなく、PFでのX線顕微鏡法を中心とした機能マッピングの基盤整備が期待される。期待される主な成果は以下の通り。
（1）X線顕微法（XAFS-CT, STXM, XAS/XF/XRD二次元マッピング）を中心に複合的な手法を活用した機能マッピングのための計測技術の確立
（2）機能マッピングにより航空機用材料（CFRP, EBC, LIB）の破壊や劣化の最初期の組織と化学状態の不均一性の因子解明（き裂や劣化が どこで, いつ 発生するか?）
（3）X線顕微法で得られたデータを解析するための基盤整備

●成果発表
　●論文

• "Finding “Trigger Sites” of Reactions Among Heterogeneous Materials from X-ray Microscopic Big Data Using Persistent Homology"
  Kimura, M., Obayashi, I., Kido, D., Niwa, Y., Gao, X., Akagi, K.
  TMS 2024 153rd Annual Meeting & Exhibition Supplemental Proceedings, (2024) 784.
• "Nano-to macroscale In Situ observation of microcrack formation in carbon fiber-reinforced plastic under loading using synchrotron transmission X-ray microscopy"
  Masao Kimura; Toshiki Watanabe; Sota Oshima; Yasuo Takeichi; Yasuhiro Niwa; Rumi Kitazawa; Tomohiro Ishii; Yuji Seryo; Masaki Hojo
  AIP Conf. Proc., 2990 (2023) 020008.
• "Micromechanism of Heterogeneous Reduction of Iron Ore Sinters Investigated by Synchrotron X-Ray Multimodal Analysis"
  Yasuo Takeichi, Reiko Murao, Masao Kimura
  ISIJ International, 63 (2023) 2017.
• "Nanoscale in situ observation of damage formation in carbon fiber/epoxy composites under mixed-mode loading using synchrotron radiation X-ray computed tomography"
  MasaoKimura, Toshiki Watanabe, Sota Oshima, Yasuo Takeichi, Yasuhiro Niwa,Yuji Seryo, Masaki Hojo
  Composites Science and Technology, 230 (2022) 109332.
• "Unique atomic structure of metals at the moment of fracture induced by laser shock"
  Yasuhiro Niwa, Kei Takahashi, Tokushi Sato, Kouhei Ichiyanagi, Hitoshi Abe, Masao Kimura
  Materials Science and Engineering A, 831 (2022) 142199.
• "Time-Resolved Observation of Phase Transformation in Fe­-C System during Cooling via X-ray Absorption Spectroscopy"
  Yasuhiro Niwa, Kei Takahashi, Kouhei Ichiyanagi and Masao Kimura
  Materials Transactions, 62 (2021) 155.
• "Nanoscale crack initiation and propagation in carbon fiber/epoxy composites using synchrotron: 3D image data"
  Toshiki Watanabea, Yasuo Takeichi, Yasuhiro Niwa, Masaki Hojo, Masao Kimura
  Data in Brief, 31 (2020) 105894.
• "Nanoscale in situ observations of crack initiation and propagation in carbon fiber/epoxy composites using synchrotron radiation X-ray computed tomography"
  Toshiki Watanabea, Yasuo Takeichi, Yasuhiro Niwa, Masaki Hojo, Masao Kimura
  Composites Science and Technology, 197 (2020) 108244.
• "Nanoscopic origin of cracks in carbon fibre-reinforced plastic composites"
  Masao Kimura, Toshiki Watanabe, Yasuo Takeichi & Yasuihiro Niwa
  Scientific Report, 9 (2019) 19300.