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1、科学研究費補助金平成年度発足 特定領域研究科学研究費補助金平成年度発足 特定領域研究波励起高温非平衡反応場科学波励起高温非平衡反応場科学炭酸排出抑制型新材料創成反応方法開発炭酸排出抑制型新材料創成反応方法開発大学共同利用機関法人 自然科学研究機構 核融合科学研究所教授 佐藤元泰大学共同利用機関法人 自然科学研究機構 核融合科学研究所教授 佐藤元泰1. 波利用物質創成背景説明波利用物質創成背景説明帯於電磁波 物性新 展開帯於電磁波 物性新 展開1946194619991999: 波加熱電子 誘電体対象：研究終息（）1999 1999 新研究萌芽新研究萌芽(1)(1)金属粉末波燒結実証金属粉末波燒
2、結実証（）（）金属微細不連続体、効率体積発熱金属微細不連続体、効率体積発熱 誘電体導体質的変革、 機構何誘電体導体質的変革、 機構何()()、応用範囲広大新研究領域誕生、応用範囲広大 新研究領域誕生本特定領域目的方法本特定領域目的方法目的応用学術研究目的応用学術研究環境 学術波利用 冶金物質創成波利用 冶金物質創成波動伝搬波動伝搬 界面界面Dynamics場場 （電場（電場 / 磁場） 選択的反応磁場） 選択的反応高純度製鉄 高純度製鉄 CO2 抑制抑制金属 物性制御金属 物性制御応用貢献領域化 化 基幹産業中基幹第素材界面顕微鏡界面顕微鏡波熱的非平衡発見波熱的非平衡発見（）（）（世界初）（世
3、界初）Lens x 100To C C D Vi d e o De g i t a l Z o o m i n g x 1 0 1 0 0 x 1 0 = 1 0 0 0 xIR FilterQuarz Tubing高分解能CCD分解能改善倍率1000倍分解能以上実現 （従来 100倍30 以下）60mm酸化鉄(Fe3O4粉末)2.45GHz 0.7kW Cavity In H-field?QuickTime YUV420 RfbN LvO sNKv- B世界最初画像Fe3O4 粉末in H-field 700W 波選択加熱非平衡（）界面研究（）波磁場中空間非熱平衡dT/dx=500/0.1m
4、m局所吸収 熱放散凌駕0.1 mm常磁性 吸収低2 03040506 0050 01 0 0 01 50 02 0 0 02 50 030 0 0Fe OFe OFeI n t ( a . u . )A n g l e ( d e g )X R D s p e c t r a冷却後02 0406 08 01 0 0EDS 分析12467Fe : O ( %)Fe : O ( %)出発原料Fe304純度99%FeO100500還元FeO強磁性 吸収大0.1 mm高温部 FeO酸化低温部 Fe2O3応用研究高純度製鉄CO2抑制法考案（）出遅酸化先行還元高純度製鉄CO2抑制製鉄法炭素熱源還元剤限定使
5、用波動供給単位重量 作消費炭素量約 / 2高純度銑鉄得必要炭素総量(Fe3O4+2C) += 3Fe +CO2在来高炉 (Fe3O4+2C)+ = 3Fe +CO2+ W 電磁波(2C+2O2) 炭素燃焼Fe3O4+ 4 CO Video cameraIR可視分光器波 窒素雰囲気炉高純度銑鉄 出来mwFe3O4 + 2 C25 mm波炭酸排出1 / 2 製銑実験成功（ ， ）磁鉄鉱 炭素 混合粉末還元必要数炭素 収率95%以上年度準備研究年度準備研究time (sec)01002003004005006007008009001000 1100 1200200400600800100012001
6、40016000246810TOCMW power (kW)黒体放射1030倍強 輝線 発光 非平衡下体積的還元反応界面分光学的研究（ ）鉄還元370 380 390 400 410 420 430 44001230234 (nm )T = 1135 OC, M ainly Fe鉄原子線電磁場(Photon)SiC 坩堝（外熱Phonon)還元僅少黒体放射冷却 銑鉄標準的 微構造 +LL-Fe0.01.02.03.04.05.0 Carbon Concentration / mass%Tem perature / 1000120014001600800previous studySample
7、4Sample 13鉄-炭素系状態鉄-炭素系状態波製鉄 平衡相図 微構造高純度還元高純度精錬00 . 0 20 . 0 40 . 0 60 . 0 80 . 10 . 1 2M nSS iTi不純物系列1 系列2 系列3 系列4 難鉄在来高炉銑鉄数倍以上純度電場(E)max磁場(H)max波導波管E or H加熱試料位置変: 波加熱装置 導波管内電磁場分布標準器（ TE103 加熱定在波電場磁場分離3. 場（電場場（電場 / 磁場）磁場）Photon 選択的反応選択的反応電場電場 / 磁場低磁場低 Photon 選択的反応選択的反応（8）BaCO3 + 4Fe3O4E HH-field, 90
8、 s本研究本研究PhotonBaFe12O19Crystal 100%E-field, 90 s磁場非晶質化磁場非晶質化熱Conventional, 1200oC,10 minPhonon熱伝導経路素材 （粉末）生成物特性経路素材 （粉末）生成物特性10金属金属Zr55Cu30Al10Ni5AlloyDSCAs-atomized powderHeating in H field20253035404550556065707580 2 (degree)IntensityH-400 CH-450 CXRD After heating in H-fieldPreliminaryA02 金属磁場中加熱
9、電場共振器下負荷小 磁場良加熱磁場良加熱Promising ResultA02金属/結晶粉末加熱 高密度体作製構造変化特性評価目的金属粉末 非晶質保燒結目的金属粉末 非晶質保燒結手法液相燒結妨粒界酸化膜除去還元剤酸化膜除去（界面）混焼手法液相燒結妨粒界酸化膜除去還元剤酸化膜除去（界面）混焼期待効果 学術面：金属期待効果 学術面：金属Photon対物性学研究 応用面：燒結法金属体製法対物性学研究 応用面：燒結法金属体製法概要現象解析始現象解析始、 基本的要素 抽出、 基本的要素 抽出C C D 画像処理 C C D 画像処理 回折格子 2160/mm分光器背面照射型 CCD (100m) (f4
10、00mm, F/2.8)可視画像連動 次元分光器可視画像連動 X Ray Source2.45 GHz Cavity Microwave Heating StageX Ray Detectors ArrysFast Video Detector波導波管加熱試料A01 計画研究波選択加熱使 非平衡動的過程In-Situ計測実験研究（）In-Situ 受動能動分光 In-Situ XRD, SEM Ex-Situ既存設備活用研究組織 責任界面 Photon場選択的反応 佐藤元泰吉川昇高純度製鉄CO2抑制 永田和宏金属物性制御 D.V. 技術 大電力 波技術 高温加熱炉技術 物性 佐藤元泰領域代表者
11、 佐藤元泰理論研究：大幅公募実施 田中基彦年次計画平成受動分光計測 In-itu XRD,SEM基礎実験 FeO耐火材開発 10kW級連続炉試作基礎実験焼成条件確立体大型化研究評価 金属組成電磁非平衡5ton級連続炉試作運用試験製鉄金属NEDO計測 能動計測 散乱 励起蛍光理論研究基礎研究立上大幅公募実施波励起高温非平衡反応場科学波励起高温非平衡反応場科学研究環境整備展開研究環境整備展開領域研究拠点（地区）整備分散研究者連携効率的機材運用、既存設備有効活用目指、研究集約拠点設学術研究拠点地区：東北大学基礎物性等工学研究拠点：核融合研分光計測高出力波溶鉱炉高速活用、会議積極的利用円滑情報交換日本
12、波応用学会創設 新波高度工業利用目的、関連分野大学研究者企業技術者結集、 日本波応用学会創設。本研究領域学術研究中心的役割担波利用国際研究組織形成 欧州、日本、米国世界的連合組織、2006年月17日、 設立会合、2008年第回世界波応用会議開催決定。日本有力開催候補地 代 研究領域本質的独創性火人類文明築。 外熱移送過程、運動 依存、平衡状態保前提、 言換、逃制約条件。我、低移送、 大非平衡過程明。 非平衡用物質、即文明作出云、 人類万年歴史於未前例見。 通常平衡加熱不可能高速高効率化学反応、 平衡酸素分圧低下迅速製錬技術、 物質電子構造直結経路金属、 高機能材料生産、 世紀新産業創出大可能性秘物質科学 新領域。直近論文 基本論文 1. Walter Van Loock, “The end of the fossil fuel age signals a new future formicrowave and radio frequency
