鉄に溶けた水素はどこにいる？ －鉄中の水素を中性子で観測することに成功－
2014年9月29日 09:00

独立行政法人日本原子力研究開発機構量子ビーム応用研究センター、J-PARCセンター及び国立大学法人東北大学金属材料研究所は、
同大学原子分子材料科学高等研究機構、学校法人中央大学理工学部及び国立大学法人愛媛大学地球深部ダイナミクス研究センターとの共同研究により、
高温高圧力下において鉄中に高濃度に溶けた水素の位置や量を観測することに世界で初めて成功しました。

水素は鉄などの金属中へある温度、圧力条件で溶け込みます。
溶けた水素は例えば材料強度を弱めるといった機械的な特性変化（水素脆性）を引き起こしますが、
その現象の理解には、水素がどこにどのくらい存在するのか、という情報が重要になります。
鉄中に水素は数万気圧という高圧力下でしか高濃度に溶け込むことができません。
材料中の水素を観測する方法は限られ、また高温高圧力下での測定は技術的に困難でしたので、これまで実験的に観測できませんでした。
今回、水素を観測することができるJ-PARCの大強度中性子線を利用して、高温高圧力下の鉄中に高濃度に溶けた水素の位置や量を、実験的に決定することに成功しました。

これまで、面心立方構造の鉄中においては、鉄原子が作る八面体サイト（隙間）の内部のみに水素が存在すると考えられていましたが、
高温高圧力下における中性子回折実験により八面体サイトに加えて鉄原子の作る四面体サイトの内部にも水素が存在することを世界で初めて明らかにしました。

本研究の成果によって、鉄中に溶けた水素に関係する特性の変化に対する理解がより一層進むと期待されます。
また各種鉄鋼材料の高品質化・高強度化に向けた研究開発や、地球内部のコア（核）に存在する鉄の研究などの進展にも役立つと期待されています。
＿＿＿＿＿＿＿＿＿

▽記事引用元
http://www.tohoku.ac.jp/japanese/2014/09/press20140926-03.html
東北大学（https://www.tohoku.ac.jp/japanese/）2014年9月29日 09:00 配信記事

詳細（プレスリリース本文）
http://www.tohoku.ac.jp/japanese/newimg/pressimg/tohokuuniv-press_20140926_03web.pdf

なるほど。わからん。

>>2
これは科学ニュースのなかでも、視覚的、直感的に理解できる
わかりやすい話だと思うんだが？

いったいなにがわかんないの？

そんな特殊な状況…
と思ったが、地球のコアはまさに高温高圧か。
コアの鉄は自分が知っている鉄とは
だいぶん性質が異なるんだな。

日本の鉄鋼会社は技術を売りに『してるが何故会社が儲かってる今こんな基本問題の
解明してこなかったのかの。研究陣の怠慢としか言いようがない。
技術フェローなど名誉職名と大金と役員待遇を貰いながら何をして来たんだ
新日鉄住金もＥＦＧもソニーに成り果てるのか。

取り合えず　素人は

酸化鉄　と　水素　に・・・　で、okか？

>>2オレのとなりで寝てるけど？

朝鮮語では、「ある」と「いる」の区別がない。

豆知識な

覗いちゃやぁーだ

一方で、金属における水素の取り込みを利用する例も見られる。
一部の水素吸蔵合金では、吸収・放出サイクルによって微粉化する現象が見られる。
また、希土類磁石の製造工程においてこの現象を利用する事によって原料を粉砕する手法も用いられている。
パラジウム内に吸蔵された重水素原子による常温核融合に関与する可能性も一部で議論されている。

昔。テレビだったかな？で鉄の専門家が話していて
鉄というものは何か？が分からないんだって言っていたな。
製鉄やら合金やら加工やらで
鉄という物質を「こうしてこうすればこうなる」というのは分かるが
そもそも鉄という物質とは何か？という点では分かっていないと。
禅問答の観念的な話じゃなくて
具体的な意味で分かっていない物質だということだった。

これに酸素加えたら水が出てくるの？

>>11
人間体も同じ
クスリもそんなだよ

鉄に溶けた水素はどこにいるかって？
俺の隣で寝てるよ。

俺の体を抜け出しておまえの体も透過してるよ

水素じゃなくて重水素に置換しての測定かよ

本当に水素でも同じサイトに侵入するのか？

この世はエレメンツでできてるけど、そのほとんどはコンパウンドです。
エレメンツのままジェナインでいれないのがこの世。

みんなStay Goldでいたいけど、それは元々無理難題。

なるほど、鉄の塊が水素タンクに使えるということだな

結晶中核融合でやきいもが作れるじゃん

>>10
吸蔵合金はミクロやナノのボイドでめちゃめちゃ表面積大きくしてるもので
母材の表面主体で内部はあてにしてないのでは

>1　は通常の密に原子が並んだ状態のどこに水素が入るかという話

>>5
しない、ではなく、できなかった、だろう。
大きな製鉄会社の好調時であったとしても
大強度陽子加速器なんてそう易々と作れるものじゃない

大強度陽子加速器施設の運用開始が2012年だし、中性子と
超高圧高温を組み合わせた装置による結果が増えるのはこれから

>>5
水素に対しては、X線回折とかが殆ど使えなかった　
sp8ぐらいの先端放射光でも金属中水素の位置同定は殆ど無理
超高圧NMRはあまりうまく行った例知らんの
＃固体NMR自体、今急激に伸びてる最中

水素に対して感度が高いのは中性子回折ぐらいしかなかったけど
J-parkの中性子光が利用できるようになって実用的な感度が出てきた...らしい
すまんが中性子業界はよくわからんので誰かフォロー頼む

パラジウムに水素溶かしまくったら核融合するんだっけ

水素脆性ってそこで起きてたのか
もっと大きなスケールの話かと思ってた

2014/6/15付
（ナゾ謎かがく）「水素で金属劣化」覆す現象 限界まで浸透　逆に強く
http://www.nikkei.com/article/DGKDZO72750790U4A610C1MZ9000/
　クリーンな燃料源として注目される水素は金属の強度を落として寿命を縮める悪役と考えられてきた。
しかし九州大学と産業技術総合研究所が2010年、金属に水素を過剰にしみ込ませると強度が高まる現象を発見。
常識を覆す成果と話題になった。水素悪役説は見直されたのだろうか。
　水素が金属の結晶内に侵入し亀裂や破断を起こす現象は「水素ぜい化」と呼ばれ、研究には40年以上の歴史
がある。ステンレスに代表される強度を高…

2010/07/01
産総研：水素で金属材料の強度が向上
http://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2010/pr20100701/pr20100701.html

PRESS RELEASE（2013/10/02）
水素中の金属疲労を抑制する方法の発見とその定式化に成功
http://www.kyushu-u.ac.jp/pressrelease/2013/2013_10_02_2.pdf


水素ぜい化
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%B0%B4%E7%B4%A0%E3%81%9C%E3%81%84%E5%8C%96

水素が激しく移動して熱々になって核融合して
ほっこりするヤキイモンのはたらきでしょ

>>8
それだ、この記事を読んだ違和感。「いる」と擬人化する意味が読み取れない

鉄に水素が溶けこむと強度が落ちるんやで

>>29
日本でもごく一部の地域では人に対して「ある」という言葉を使う（平安時代のように）

>>21
>母材の表面主体で内部はあてにしてないのでは

知ったかぶりして間違った知識をドヤ顔で披露してないで
せめてwikipediaでいいから勉強してくれ

ちゃっかり中央理工が便乗してる
都心にありながら人気がイマイチ

>>29
「いる」を使ったのは、水素が意志をもっているかのように隠れている
と言いたいためだろう。

>>31
平安時代をもってきても意味がない。現代人でモノを擬人化するのは詩か幼児言葉。
タイトルを見た時には、そんな内容かと思い内容を読んだが、そんな内容は読めない

>>34
「水素が意思を持っているかのように」本文のどこにそんなことが？

>>32
訂正しよう。

ゼオライトの例えばLTAの一番広い格子間位置に内接する球の体積は
鉄の四面体位置に内接する球の体積と比べたら60倍くらいある。

水素の大きさから考えてゼオライトと鉄とで水素が入り込む
現象を同じイメージで捉えることにはかなり無理がある。

ゼオライトの隙間の球の直径は1nmを超えるものもあるから
>21　の”ナノのボイド”は間違ってはいない

＞各種鉄鋼材料の高品質化・高強度化に向けた研究開発や、
＞地球内部のコア（核）に存在する鉄の研究などの進展にも
＞役立つと期待されています。

こういう大ぼらを吹くから研究者は胡散臭いと思われるんだよ。

これで高エネルギー密度の水素電池を作れますか？

圧力セル使って軽水素で中性子測定可能なのかと思ったけど、論文見ると軽水素じゃなくて重水素使ってるみたいだな
軽水素でも同じ現象が起こってるんだろうか。

>>41
鉄への溶存に同位体効果があるとは思えん

天体写真の分野で水素増感というのがあったが、あれもおんなじ現象？

>>37
訂正になってません

水素吸蔵合金は母材の内部まで水素が侵入します

>>43
水素増感はハロゲン化銀2分子に水素分子が弱く結合することで
水素原子がハロゲンを銀から若干奪い取る形になるので
弱い光でも銀が還元されるようになる現象じゃなかったっけ
水素増感では水素分子は銀じゃなくてむしろハロゲンに結合する形なので
金属そのものと水素が相互作用する>>1の話とはちょっと違うんじゃないかな

実におもしろい！

ハッハッハ！さっぱりわからない！

>>42
重水素効果を普通の同位体効果と一緒にしない方が良い

タイトルがややこしい

>>1
水素脆性、久ひぶりの言葉だな。

何年か前、とある専用機の設計組み立てを受注したんだが、クライアントが六角穴付きボルトを
メッキしてくれっていうんだ。もちろん拒否した。
六角穴付きボルトは普通L5処理されている。L5処理だと防錆油が切れた時点で錆びる。それを
嫌がってのことだが、せっかく強度区分が12.9なのに、メッキをした時点で水素脆性のために
強度区分が1ランク下がり10.9になるのだ。
小型の機械なら問題ないのだが大型の機械である上、機械上部に人の乗るスペースがあるので
安全上ボルトの強度の低下は看過できない。

クライアントからは「水素脆性って何?」って反応だったので、説明を含めての説得におうじょうした。

ググったら電気メッキするときに水素脆化が起きるんだ。知らなかった。