セラミックスの製造プロセスと解析評価技術および最新動向・応用

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第1章　原料の合成・製造プロセス
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第1節  セラミックス粉体製造プロセスの流れ
1　 原料粉体の製造方法
2　セラミックス製造プロセスにおける原料粉体の構造制御
　2.1　セラミックスの製造プロセス　
　2.2　原料粉体中の粗大（凝集）粒子制御
　　2.2.1　原料粉体中の微量粗大粒子がセラミックスの特性に及ぼす影響
　　2.2.2　原料粉体中の微量粗大粒子の粉砕
　2.3　原料粉体のスラリー調製条件がセラミックスの特性に及ぼす影響

第2節　セラミックス原材料の製造法
1　アルミナ原材料の製造法
　1.1　アルミナ資源
　1.2　アルミナとアルミニウムの工業的製法
2　シリカ原材料の製造法
　2.1　シリカ資源
　2.2　シリカとシリコンの工業的製法
3　ジルコニア原材料の製造法
　3.1　ジルコニア資源
　3.2　ジルコニアとジルコニウムの工業的製法
4　チタニア原材料の製造法
　4.1　チタニア資源
　4.2　チタニアとチタンの工業的製法
5　希土類酸化物原材料の製造法
　5.1　希土類資源
　5.2　希土類酸化物の工業的製法
6　炭酸リチウム、水酸化リチウム原材料の製造法
　6.1　リチウム資源
　6.2　炭酸リチウム、水酸化リチウムの工業的製法

第3節　セラミックスの形態制御合成
はじめに
1　無機ナノシートの剥離合成
2　無機ナノシートのボトムアップ合成
3　ナノシートの高速・液相集積
おわりに

第4節　セラミックス微粉末の処理
1　粉体、成形体、焼結体の評価と微粉末プロセスの重要性
2　微粉末の処理から見た溶液中の分散・制御とコロイドプロセス
　2.1　分散・凝集制御
　2.2　凝集粒子の処理法
　2.3　多成分系のコロイドプロセス
3　粉末処理の具体例と構造制御および高機能セラミックスの創製
　3.1　元素添加と超塑性
　3.2　ヘテロ凝集を利用した規則多孔体の作製
　3.3　CNT（カーボンナノチューブ）分散アルミナの作製
　3.4　超音波照射による貴金属ナノ粒子の析出と複合粒子の作製
おわりに

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第2章　成形工程
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第1節  ファインセラミックス高機能化に向けた成形プロセス
1　緒言（三大材料の成形プロセスとの関わり）
2　ファインセラミックスの成形法（概要、長所、課題、製品）
　2.1　鋳込み成形
　2.2　テープ成形
　2.3　押し出し成形
　2.4　射出成形
　2.5　プレス成形（a：金型プレス、b：静水圧プレス成形、c：粉末圧延）
　2.6　その他成形法
3　サスペンジョンの3要素、分散の基礎事項
　3.1　酸塩基概念
　3.2　レオロジー
　3.3　溶解度パラメータ
　3.4　立体安定化理論
4　グリーンシート（テープ成形）における高分子の役割
　　……セラミックIC-PKG、サブストレート
5　さいごに（プロセスの開発で心掛けてきたこと、感じたことを述べる）

第2節　セラミックス材料の微構造制御成形プロセスと実例
はじめに
1　サスペンション調製
　1.1　粒子分散
　1.2　微粒子表面の電荷制御と複合化
2　種々の成形手法と外場を用いた成形
　2.1　鋳込み成形（スリップキャスト）
　2.2　テープ成形（ドクターブレード）法
　2.3　押し出し成形法、射出成形
　2.4　金型成形（一軸成形）、冷間静水圧成形（CIP）
　2.5　電気泳動堆積（EPD）法
　2.6　磁場中成形
3　成形により微構造を制御したセラミックスの創製事例
　3.1　超塑性セラミックスの創製
　　3.1.1　アルミナ基セラミックス
　　3.1.2　ジルコニア基セラミックス
　3.2　透光性セラミックスの創製
　　3.2.1　酸窒化アルミニウム（AlON）
　　3.2.2　アルミナ（サファイア）
　　3.2.3　窒化アルミニウム（AlN）
　3.3　その他の機能性セラミックスの創製
　　3.3.1　細孔制御B4C
　　3.3.2　イオン伝導体
まとめ

第3節　湿式成形プロセスにおけるセラミックスの粗大欠陥と制御
はじめに
1　薄片での透過観察による欠陥検出4)
2　湿式成形プロセス
3　湿式成形プロセスにおける粗大欠陥
　3.1　凝集体や粗大粒子の影響
　3.2　気泡の影響
　3.3　スラリー境界での欠陥（ウェルドライン）
　3.4　配向の影響
　3.5　スラリーの分散・凝集の影響
　3.6　その他
さいごに

第4節　セラミックグリーンシート成形技術
1　はじめに
　1.1　セラミック多層基板・積層部品
　1.2　LTCC積層部品の構造
　1.3　LTCC積層部品の製造方法
2　積層部品に適したシート成形技術
　2.1　積層部品に適したシート
　2.2　シートの空隙率
　2.3　分散工程の適正化
おわりに

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第3章　焼結・焼成工程
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第1節  焼結・焼成工程（セラミックスの固相/液相焼結方法）
1　固相焼結
　1.1　焼結の基礎
　1.2　3つの焼結段階
　　1.2.1　初期段階（Initial stage）
　　1.2.2　中期段階（Intermediate stage）
　　1.2.3　終期段階（Final stage）
　1.3　巨視的な焼結の連続体力学
2　液相焼結
3　結言

第2節　セラミックスの大気/真空/加圧焼結方法
はじめに
1　大気焼結
　1.1　加熱方法
　1.2　断熱材
2　真空・雰囲気焼結
　2.1　加熱方法
　2.2　断熱材
　2.3　雰囲気制御
3　大気炉の自作
4　加圧焼結
　4.1　ホットプレス
　4.2　パルス通電焼結

第3節　ミリ波照射によるセラミックスの低温・迅速焼結と拡散促進
はじめに
1　常圧での難焼結材料のミリ波焼結による複雑形状部材の緻密化
　1.1　緒言
　1.2　実験操作
　1.3　実験結果
　1.4　結言
2　ミリ波加熱による相互拡散の促進
　2.1　緒言
　2.2　実験手順
　2.3　結果
　2.4　結言
3　ミリ波照射下での添加物に依存した選択的クリープ促進
　3.1　緒言
　3.2　実験と結果
おわりに

第4節　焼結変形過程の解析
1　コンピュータ援用設計の概要
2　焼結工程における現象と解析の有用性
3　解析の道具と特徴
4　粉末成形体の材料特性とそのモデル化
5　構成式
　5.1　弾性構成式
　5.2　粘性構成式
　5.3　焼結応力と焼結構成式
　5.4　材料パラメータの関数形の例
6　材料パラメータの計測法
7　構成式の解析への適用
　7.1　有限要素法
　7.2　定式化
　7.3　計算機システムの概要
8　解析例

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第4章　加工工程
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第1節  ファインセラミックスの研削加工
1　セラミックス研削の段取り
　1.1　研削盤の選択
　1.2　研削砥石の選択
　1.3　ホイールのバランス調整
　1.4　ツルーイング・ドレッシング
　1.5　工作物の取り付け
2　ファインセラミックスの研削特性
　2.1　セラミックスの機械的特性と研削性能
　2.2　研削表面におけるき裂の発生
　2.3　延性モード研削と脆性モード研削
　2.4　セラミックスの定切り込み研削特性
　2.5　セラミックス研削時の表面粗さとチッピング
　2.6　ファインセラミックスの機械的特性と目立て間寿命
3　ファインセラミックスの研削技術の進展
　3.1　ファインセラミックスの高能率研削
　3.2　ファインセラミックスの超精密研削
　3.3　ファインセラミックスの超音波研削

第2節　セラミックスの三次元造形技術
はじめに
1　三次元造形技術の歴史
2　三次元造形の各種方法
　2.1　バインダージェット法（binder jetting）
　2.2　指向性エネルギー堆積法（溶融堆積法、directed energy deposition）
　2.3　フィラメント溶解法（material extrusion）
　2.4　押出積層法（material extrusion）
　2.5　マテリアルジェット法（material jetting）
　2.6　粉末床溶融結合法（powder bed fusion）
　2.7　シート積層法（sheet lamination）
　2.8　光造形 規制液面法（vat photopolymerization）
　2.9 光造形 自由液面法（vat photopolymerization）
3　セラミックス光造形の具体例
　3.1　造形データの作成
　3.2　セラミックス造形材料
　3.3　光硬化性樹脂
　　3.3.1　光ラジカル重合系樹脂
　　3.3.2　光カチオン重合系樹脂
　　3.3.3　酸素阻害
　　3.3.4 重合収縮
　3.4　光造形用セラミックススラリー
　3.5　光造形装置
　　3.5.1　レーザ走査方式
　　3.5.2　DMD投影方式
　　3.5.3　DMD走査露光方式
　3.6　洗浄
　3.7　脱脂・焼結処理
　3.8　低収縮焼結造形事例
4　セラミックス三次元造形品事例
5　セラミックス三次元光造形品の評価
6　セラミックス三次元造形の展開
謝辞

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第5章　セラミックスの解析・評価技術
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第1節  回折法を用いた結晶構造解析
1　回折法概要
2　粉末X線回折
3　粉末X線回折で得られる情報
　3.1　回折ピークの現れる角度
　3.2　回折ピークの強度
　3.3　回折ピークの形
4　粉末X線回折を用いた相同定
　4.1　粉末X線回折パターンに一致する結晶相がデータベースにない場合
　4.2　回折パターンに複数の相が含まれる場合
5　粉末X線回折パターンの定量
おわりに

第2節　セラミックスの破壊強度および疲労寿命評価
はじめに
1　破壊機構と強度特性
2　強度信頼性
　2.1　ワイブル分布
　2.2　強度に及ぼす寸法および応力場の影響
　　2.2.1　3点曲げおよび4点曲げ強度
　　2.2.2　有効体積による強度評価
3　疲労機構と寿命評価
　3.1　時間依存型と繰り返し依存型の疲労破壊機構
　3.2　き裂進展則と寿命評価
　3.3　静疲労に対する信頼性設計
おわりに

第3節　セラミックスの高温変形・超塑性変形
はじめに
1　高温クリープ変形の概要
　1.1　高温クリープ変形の主な機構
　　1.1.1　結晶粒内の変形
　　1.1.2　粒界が関与する変形
　　1.1.3　粒界に液相が存在するセラミックスの高温変形機構
　1.2　セラミックスの超塑性
　1.3　高温クリープ速度と応力の関係
2　各種高温クリープ試験法
　2.1　一軸圧縮試験
　2.2　一軸引っ張り試験
　2.3　曲げ試験
　2.4　セラミックスの高温クリープ試験の留意点
3　最近のトピックス：高温通電下クリープ試験
結言

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第6章　セラミックス分野の潮流・トレンド
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第1節  電子材料（MLCC、LTCC など）用途のトレンド
はじめに
1　固相法
2　蒸気水よる促進固相反応法（Water vapor-assisted solid-state reaction）
3　Water Assisted Solid State Reaction（WASSR）法による低温合成法
4　Cold sintering
5　MLCCへの応用
6　まとめ

第2節　プロトン伝導性セラミックスとその水素デバイスへの応用
1　プロトン伝導性セラミックス
　1.1　プロトン伝導機構およびプロトン伝導率
　1.2　プロトン伝導性セラミックスの物性評価技術
2　プロトン伝導性セラミックスの水素デバイスへの応用
　2.1　プロトン伝導セラミック燃料電池
　2.2　プロトン伝導セラミック水蒸気電解

第3節　セラミックス分野のカーボンニュートラル
はじめに
1　可逆反応を利用したCO2吸収セラミックスと反応の向きの予測
　1.1　CO2吸収セラミックスとは
　1.2　CO2吸収放出反応の向きの予測──熱力学計算が教えてくれること
　1.3　走査型熱重量測定による擬van’t Hoffプロットの作成
おわりに

第4節　前駆体法による水素エネルギー材料の創製
はじめに
1　新規な水素親和性セラミックス系材料
　1.1　Coカチオン添加アモルファスアルミノシリケート
　　1.1.1　研究背景
　　1.1.2　Co添加a-SiAlO材料の水素吸脱着機能
　　1.1.3　水素吸脱着機能を利用したCo添加a-SiAlO膜のケミカルバルブ機能発現
おわりに

第5節　セラミックスのためのインフォマティクス
はじめに
1　ハイスループット化の根幹にあるもの
2　セラミックスのハイスループット材料合成および評価ツール事例
　2.1　液体分注法および静電噴霧堆積法による高速ライブラリー作製
　2.2　ハイスループット高圧実験法の導入
　2.3　ハイスループット構造評価ツール
　2.4　ハイスループット物性評価ツール
3　セラミックスにおけるインフォマティクス研究の精度向上に向けた挑戦
4　セラミックスにおけるインフォマティクスの国内取り組み事例
さいごに