岡山理科大と共同開発した超高圧SPS装置が材料合成を革新

新型超高圧SPS装置の開発

スペースシードホールディングス株式会社（SS-HD）は、岡山理科大学の森嘉久教授らとの共同研究により、新しい放電プラズマ焼結（SPS）装置を開発しました。この装置は、なんと10GPaを超える超高圧を安定的に発生させることができ、粉体粉末冶金協会の2026年度春季大会でその成果が発表されます。

従来の課題を克服

従来の超高圧SPS装置は、試料サイズが極めて小さく、圧力と温度の分布が不均一という二つの大きな課題を抱えていました。これに対して新型の装置は、ミリスケールの試料を均一な圧力下で焼結し、これまでのピストンシリンダー型の制約を克服しています。

発表内容

発表された内容には、「クランプ式高圧発生装置を組み合わせた超高圧SPS装置の開発」というタイトルがつけられており、発表者には森教授、亀山寛司氏、鈴木健吾氏の三人が名を連ねています。この装置によって、圧力が整った状態での材料合成が可能になるのです。

新しい方式での圧力発生

研究グループは、圧力発生メカニズムに「パームキュービック型高圧発生装置」を用いて、クランプ式の構造を開発しました。これにより試料を等方的に加圧することができ、圧力分布を均一に保つことに成功しています。これまでの装置よりも大きな試料を扱えるため、材料の特性評価が大きく進展することが予想されます。

加熱と透明化の実験

加熱に関しては、装置に新しい断熱層を追加することで、1273K近くまでの加熱が可能になりました。実験ではSiO₂粉末を用いてSPS焼結を行い、約873Kという低温条件でも透明化することに成功したという結果が得られました。この成果は、極めて高圧・低温での材料合成において、重要な指標と位置付けられています。

技術の応用可能性

この装置の開発によって、均一に超高圧をかけつつ、精密な温度管理も可能になるため、新規材料の合成条件を詳細に評価することが可能になります。特にダイヤモンドや高圧合成材料の探索など、広範な材料プロセスへの応用が期待されています。今後、圧力という要素を設計の一部として形にできるよう、研究者たちのさらなる努力が続くでしょう。