図4.日本刀の刃先の組織の高分解能走査電子顕微鏡による結晶方位の観察
図3.マルテンサイトのFeの結晶構造
図2.日本刀の光学顕微鏡写真
               図1.マルチスケール観察システムの概略


○概要

 山陰に発達した日本独自の製鉄法たたらは、まさに伝統的ナノテクノロジーと考えられます。たたら製鉄でできる代表的な材料に強靭で錆びにくい日本刀があります。日本刀は、たたら製鉄で作った良質の鉄、玉鋼(たまはがね)でないといいものはできません。本研究では結晶学的な新しい分析手法を用い、最新の材料科学の視点で日本刀をはじめ鉄鋼材料、金属材料の研究を行い、伝統的ナノテクノロジーの秘密を明らかにし、島根発、日本発の新しい視点を得て、未来技術へと発展させようとするものです。本研究で導入する装置は、材料研究では重要な結晶学的評価機器として利用できるため、これまで島根大学のS-ナノプロジェクトで開発されてきた各種材料の、更なる開発の効率化のために利用できます。たたらの歴史的な観点からのアプローチも行い、地域文化の活性化や鉄に関わる地元産業の活性化にも寄与する。

○研究内容・研究成果活用
 材料は,原子が集まって結晶になり,更にいろいろな方位の結晶が集まり組織を形成して出来ています。材料研究では,原子スケールのミクロな視点からマクロな平均的な視点まで,マルチスケールの視点での研究が重要であり,たたら製品の代表である日本刀はまさに,様々なスケールからの研究が求められる材料である。
 本研究では,財団法人日本美術刀剣保存協会や刀鍛冶の協力を得て,日本刀の様々な鍛練過程における試料を作製し提供頂き,また日立金属(株)安来工場や安来市和鋼博物館の協力のもと,日本刀の現代的手法での分析と解析を進めている。ミクロからマクロな視点での結晶学的な観察手段のため,マルチスケール観察システムを導入し(図1),材料分析を行っている。
 


                               



        



 図2は,日本刀の光学顕微鏡写真で,マルテンサイト変態といわれる相変態を起こし,図3のような原子配列を持った細かい組織になっている。導入した高分解能走査電子顕微鏡(FE-SEM)と結晶方位解析装置(EBSD)を駆使してさらに拡大し,結晶の方向まで解析して図示したものが図4で,この微細な組織はラスマルテンサイトといわれるものの特徴をもち,その形や分布の仕方が材料の硬さなどの性質に影響を与えている。
 このような結晶学的な材料研究は,たたら製品や金属のみならず,本学で行われているその他の結晶性材料においても重要であり,よりよい材料の開発になくてはならないものである。
 
○研究者紹介(H22年度)
 プロジェクトリーダー  大庭 卓也 (総合理工学部・教授)

 森戸 茂一(総合理工学部・准教授)          林 泰輔(総合科学研究支援センター・教務職員)
 丹生 晃隆(産学連携センター・講師)         久保 衆伍(総合理工学部・教授)
 山田 容士(総合理工学部・准教授)          北川 裕之(総合理工学部・准教授)
 藤田 恭久(総合理工学部・教授)            秋重 幸邦(教育学部・教授)
 古林 寛(プロジェクト研究推進機構・研究員)

○連絡先
  
大庭 卓也   TEL  0852-32-8894   E-mail  ohba@riko.shimane-u.ac.jp 
                             *迷惑メール防止のため、@を全角で表記しています。
 


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