スペースシードホールディングス（SS-HD）は2026年6月3日、岡山理科大学の森嘉久教授らとの共同研究において、10GPa以上の超高圧を安定的に発生できる新方式の放電プラズマ焼結（SPS）装置を開発したと発表した。成果は粉体粉末冶金協会2026年度春季大会（2026年5月末、大阪）で発表された。従来の超高圧SPSが抱えていた「試料が極小」「圧力・温度分布が不均一」という二つの課題を克服し、ミリスケールの試料を均一な圧力下で焼結できることを実証した。

放電プラズマ焼結（SPS）は、一軸加圧した粉末にパルス通電し、短時間・低温で焼結・緻密化できる手法だ。一般的なSPS装置の加圧は数十〜百MPa程度だが、研究グループはこれまでピストンシリンダー型の高圧セルを組み合わせた超高圧SPS装置を開発し、圧力を加えることでSiO2のガラス化温度が大きく低下することを報告してきた。圧力は緻密化だけでなく材料そのものの状態を変えうるパラメータだ。一方、従来のピストンシリンダー型は試料サイズがサブミリオーダーと小さく、セル内部の圧力・温度分布の不均一性が大きいため、どの圧力・温度で何が起きたのかを定量的に評価することが難しかった。

研究グループは、低圧から高圧までの物性測定で実績のある「パームキュービック」型高圧発生装置を基盤に、新たにクランプ式の高圧発生装置を開発した。パームキュービックは6つのアンビルで試料を等方的に加圧するマルチアンビルプレス構造を持ち、一軸加圧のピストンシリンダー型に比べて圧力分布が均一で、試料容積を大幅に拡大できる。これを既存のSPS装置のチャンバー内に設置することで超高圧SPSシステムを構築した。発生できる圧力は10GPa以上に達する。

圧力較正にはビスマス（Bi）の電気抵抗変化（相転移）を圧力定点として利用した。加熱については断熱層の機構を新たに加えることで、約100Aの通電により1273K近傍までの加熱が可能になった。検証実験ではSiO2粉末のSPS焼結を行い、回収した試料は直径約2mm・高さ約1mmのミリスケールで、従来のピストンシリンダー型より大幅に大きい。試料は粉末からセラミック、さらに透明なガラス状へと変化し、クランプトルク75N·m・873Kという低温条件で透明化を確認した。

想定される活用先として、新規材料の低温合成、非平衡状態の制御、ダイヤモンドやc-BN（立方晶窒化ホウ素）に代表される高圧合成材料の探索などが挙げられている。SS-HDは岡山理科大学・森嘉久教授との共同研究を継続し、本装置を用いた材料合成データの蓄積と、宇宙利用研究事業「SPACE LAB.」を含む自社の材料・プロセス開発への展開を進める。次世代高圧SPS技術の特許出願を基盤に、実機開発で得た知見を権利化・事業化の両面で活かすとしている。SS-HDは2024年1月設立のディープテックベンチャービルダーだ。

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プレスリリース：https://prtimes.jp/main/html/rd/p/000000118.000140650.html

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