開發穩定產生超過10GPa的「超高壓SPS裝置」——Space Seed Holdings與岡山理科大學共同實現材料低溫合成
Key facts
- 開發穩定產生超過10GPa的「超高壓SPS裝置」——Space Seed Holdings與岡山理科大學共同實現材料低溫合成
- Space Seed Holdings 股份有限公司與岡山理科大學森嘉久教授等人的聯合研究，成功開發出一種能穩定產生超過10GPa超高壓的新型放電電漿燒結（SPS）裝置。該裝置克服了傳統超高壓SPS樣品極小、壓力與溫度分佈不均的難題，證明了能在均勻壓力下燒結毫米級樣品。
- Source: PR Times
- Date: 2026年6月3日
Direct answer
Space Seed Holdings 股份有限公司與岡山理科大學森嘉久教授等人的聯合研究，成功開發出一種能穩定產生超過10GPa超高壓的新型放電電漿燒結（SPS）裝置。該裝置克服了傳統超高壓SPS樣品極小、壓力與溫度分佈不均的難題，證明了能在均勻壓力下燒結毫米級樣品。
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- 開發穩定產生超過10GPa的「超高壓SPS裝置」——Space Seed Holdings與岡山理科大學共同實現材料低溫合成 (2026年6月3日), PR Times
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- PR Times
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- 2026年6月3日
Space Seed Holdings 股份有限公司與岡山理科大學森嘉久教授等人的聯合研究，成功開發出一種能穩定產生超過10GPa超高壓的新型放電電漿燒結（SPS）裝置。該裝置克服了傳統超高壓SPS樣品極小、壓力與溫度分佈不均的難題，證明了能在均勻壓力下燒結毫米級樣品。
📋 文章處理履歷
- 📰 發表: 2026年6月3日 16:00
- 🔍 收集: 2026年6月3日 07:20
- 🤖 AI分析完成: 2026年6月7日 00:12（收集後88小時51分鐘）
Space Seed Holdings 股份有限公司（總公司：東京都港區，代表董事：鈴木健吾，以下簡稱「SS-HD」）與岡山理科大學森嘉久教授等人的聯合研究中，開發出一種能穩定產生超過10GPa超高壓的新型放電電漿燒結（SPS）裝置，並於2026年5月底在大阪舉行的粉體粉末冶金協會2026年度春季大會上發表了該成果。
該裝置克服了傳統超高壓SPS所面臨的「樣品極小」和「壓力、溫度分佈不均」兩大挑戰，證明了能在均勻壓力下燒結毫米級樣品。
發表概要
題目（日文）
結合夾鉗式高壓產生裝置的超高壓SPS裝置的開發
題目（英文）
Development of an Ultra-High-Pressure SPS System Incorporating a Clamp-Type High-Pressure Generator
發表者
森 嘉久¹、龜山 寛司¹、鈴木 健吾²（1. 岡山理科大學／2. Space Seed Holdings）
發表場合
粉體粉末冶金協會 2026年度春季大會（2026年5月底・大阪），演講編號3-9A
裝置照片：安裝在SPS腔室內的夾鉗式超高壓SPS（UHP-SPS）裝置
背景：想要提高壓力，但壓力一高就難以測量
放電電漿燒結（SPS）是一種對單軸加壓的粉末施加脈衝電流，在短時間、低溫下進行燒結和緻密化的技術。市面上常見的SPS裝置加壓範圍約為數十至數百MPa，但研究團隊此前已開發出結合活塞-氣缸型高壓單元的超高壓SPS裝置，並報告了施加壓力可顯著降低SiO₂的玻璃化溫度。壓力不僅是緻密化的因素，更是能改變材料本身狀態的重要參數。
然而，傳統的活塞-氣缸型存在根本性限制。樣品尺寸小至亞毫米級，且單元內部的壓力與溫度分佈不均勻性大，導致難以定量評估「在何種壓力與溫度下發生了什麼」。壓力越高，精確解讀所得結果就越困難。
本次發表內容：透過多砧方式實現「均勻・大體積」
研究團隊以在低壓到高壓物性測量方面擁有實績的「掌上立方體（palm cubic）」型高壓產生裝置為基礎，新開發了夾鉗式高壓產生裝置。掌上立方體具有六個砧座對樣品進行等向加壓的多砧壓機結構，與單軸加壓的活塞-氣缸型相比，具有壓力分佈更均勻、樣品體積顯著擴大的優點。將其安裝在現有SPS裝置的腔室內，構建了超高壓SPS系統。可產生的壓力達到10GPa以上，遠超單軸加壓型。
裝置的壓力校正利用了鉍（Bi）的電阻變化（相變）作為壓力定點。當壓機施加30噸負載並對四個夾鉗螺絲進行扭力控制時，在扭力100 N·m下確認了相變點Bi II–III（2.70GPa），在扭力50 N·m下確認了Bi I–II（2.55GPa）。由此估算，夾鉗壓力分別約為2.6〜2.7GPa和2.5GPa（此為室溫下的估算值，加熱時會發生壓力釋放，因此將進一步推進加熱狀態下的壓力鑑定）。
關於加熱，通過新增隔熱層機構，約100A的通電即可加熱至1273K附近。在70A的加熱狀態下，高溫區域僅局限於樣品附近，砧座側和夾鉗本體的溫度上升得到抑制，證實了隔熱結構的有效性。
作為驗證實驗，進行了SiO₂粉末的SPS燒結。回收的樣品為直徑約2mm、高度約1mm的毫米級，遠大於傳統活塞-氣缸型的尺寸。樣品從粉末變為陶瓷，進一步轉變為透明玻璃狀，並在夾鉗扭力75 N·m、873K的低溫條件下確認了透明化。這項成果可與傳統活塞-氣缸型在約2GPa、873K條件下的結果相媲美。
技術要點
- 穩定產生10GPa以上：將六砧的多砧（掌上立方體）結構應用於夾鉗式，穩定獲得遠超單軸加壓型的超高壓。
- 壓力分佈均勻、樣品體積大：等向加壓抑制了壓力分佈不均，回收樣品擴大至直徑約2mm、高度約1mm的毫米級，克服了傳統亞毫米樣品的難題。
- 利用鉍相變進行壓力校正：以Bi II–III（2.70GPa）／Bi I–II（2.55GPa）作為壓力定點，建立夾鉗扭力與產生壓力的對應關係。
- 實現局部加熱的隔熱結構：新增隔熱層，約100A通電可加熱至1273K附近。70A時高溫僅局限於樣品附近，抑制裝置本體溫度上升。
- 在低溫低壓側確認透明玻璃化：在扭力75 N·m、873K條件下使SiO₂透明化，證明了壓力不僅是緻密化因子，更是控制材料狀態的設計因子。
預期應用
在易於處理的毫米級樣品上同時實現均勻超高壓與精密溫度控制，將大幅推進材料合成條件的定量評估。具體而言，可望應用於廣泛的材料製程，包括新材料低溫合成、常規無法獲得的非平衡狀態控制，以及鑽石和c-BN（立方氮化硼）等高壓合成材料的探索。透過將壓力作為設計變數進行精確處理，材料開發將從以往的「試做才知道」階段，邁向能預見條件並進行設計的階段。
未來發展
研究團隊將進一步推進加熱狀態下的壓力鑑定，提高壓力與溫度雙軸的校正精度。SS-HD將繼續與岡山理科大學森嘉久教授進行聯合研究，累積使用該裝置的材料合成數據，並將其應用於包括太空利用研究事業「SPACE LAB.」在內的自有材料與製程開發。以已完成申請的次世代高壓SPS技術專利為基礎，從智慧財產權和商業化兩個層面活用原型機開發中獲得的知識。
SS-HD 代表董事 鈴木健吾評論
「壓力不僅是壓縮和固化物質的力量。我們希望將壓力視為『改寫材料本身狀態的設計圖之筆』。透過與森嘉久教授共同推進的裝置開發，我們現在能夠在均勻壓力下，以毫米尺寸的樣品形式獲得過去難以精確測量條件的超高壓燒結體。能夠站在一個可以預見條件並設計材料的入口，我認為意義重大。
SS-HD的長期目標是到2040年為人類在太空生活備齊必要的技術。在從地球運送的物資有限的太空環境中，利用當地資源以低能量製造所需材料的技術至關重要。我相信這項超高壓SPS技術將成為實現太空材料製造的基礎技術之一。」
該裝置克服了傳統超高壓SPS所面臨的「樣品極小」和「壓力、溫度分佈不均」兩大挑戰，證明了能在均勻壓力下燒結毫米級樣品。
發表概要
題目（日文）
結合夾鉗式高壓產生裝置的超高壓SPS裝置的開發
題目（英文）
Development of an Ultra-High-Pressure SPS System Incorporating a Clamp-Type High-Pressure Generator
發表者
森 嘉久¹、龜山 寛司¹、鈴木 健吾²（1. 岡山理科大學／2. Space Seed Holdings）
發表場合
粉體粉末冶金協會 2026年度春季大會（2026年5月底・大阪），演講編號3-9A
裝置照片：安裝在SPS腔室內的夾鉗式超高壓SPS（UHP-SPS）裝置
背景：想要提高壓力，但壓力一高就難以測量
放電電漿燒結（SPS）是一種對單軸加壓的粉末施加脈衝電流，在短時間、低溫下進行燒結和緻密化的技術。市面上常見的SPS裝置加壓範圍約為數十至數百MPa，但研究團隊此前已開發出結合活塞-氣缸型高壓單元的超高壓SPS裝置，並報告了施加壓力可顯著降低SiO₂的玻璃化溫度。壓力不僅是緻密化的因素，更是能改變材料本身狀態的重要參數。
然而，傳統的活塞-氣缸型存在根本性限制。樣品尺寸小至亞毫米級，且單元內部的壓力與溫度分佈不均勻性大，導致難以定量評估「在何種壓力與溫度下發生了什麼」。壓力越高，精確解讀所得結果就越困難。
本次發表內容：透過多砧方式實現「均勻・大體積」
研究團隊以在低壓到高壓物性測量方面擁有實績的「掌上立方體（palm cubic）」型高壓產生裝置為基礎，新開發了夾鉗式高壓產生裝置。掌上立方體具有六個砧座對樣品進行等向加壓的多砧壓機結構，與單軸加壓的活塞-氣缸型相比，具有壓力分佈更均勻、樣品體積顯著擴大的優點。將其安裝在現有SPS裝置的腔室內，構建了超高壓SPS系統。可產生的壓力達到10GPa以上，遠超單軸加壓型。
裝置的壓力校正利用了鉍（Bi）的電阻變化（相變）作為壓力定點。當壓機施加30噸負載並對四個夾鉗螺絲進行扭力控制時，在扭力100 N·m下確認了相變點Bi II–III（2.70GPa），在扭力50 N·m下確認了Bi I–II（2.55GPa）。由此估算，夾鉗壓力分別約為2.6〜2.7GPa和2.5GPa（此為室溫下的估算值，加熱時會發生壓力釋放，因此將進一步推進加熱狀態下的壓力鑑定）。
關於加熱，通過新增隔熱層機構，約100A的通電即可加熱至1273K附近。在70A的加熱狀態下，高溫區域僅局限於樣品附近，砧座側和夾鉗本體的溫度上升得到抑制，證實了隔熱結構的有效性。
作為驗證實驗，進行了SiO₂粉末的SPS燒結。回收的樣品為直徑約2mm、高度約1mm的毫米級，遠大於傳統活塞-氣缸型的尺寸。樣品從粉末變為陶瓷，進一步轉變為透明玻璃狀，並在夾鉗扭力75 N·m、873K的低溫條件下確認了透明化。這項成果可與傳統活塞-氣缸型在約2GPa、873K條件下的結果相媲美。
技術要點
- 穩定產生10GPa以上：將六砧的多砧（掌上立方體）結構應用於夾鉗式，穩定獲得遠超單軸加壓型的超高壓。
- 壓力分佈均勻、樣品體積大：等向加壓抑制了壓力分佈不均，回收樣品擴大至直徑約2mm、高度約1mm的毫米級，克服了傳統亞毫米樣品的難題。
- 利用鉍相變進行壓力校正：以Bi II–III（2.70GPa）／Bi I–II（2.55GPa）作為壓力定點，建立夾鉗扭力與產生壓力的對應關係。
- 實現局部加熱的隔熱結構：新增隔熱層，約100A通電可加熱至1273K附近。70A時高溫僅局限於樣品附近，抑制裝置本體溫度上升。
- 在低溫低壓側確認透明玻璃化：在扭力75 N·m、873K條件下使SiO₂透明化，證明了壓力不僅是緻密化因子，更是控制材料狀態的設計因子。
預期應用
在易於處理的毫米級樣品上同時實現均勻超高壓與精密溫度控制，將大幅推進材料合成條件的定量評估。具體而言，可望應用於廣泛的材料製程，包括新材料低溫合成、常規無法獲得的非平衡狀態控制，以及鑽石和c-BN（立方氮化硼）等高壓合成材料的探索。透過將壓力作為設計變數進行精確處理，材料開發將從以往的「試做才知道」階段，邁向能預見條件並進行設計的階段。
未來發展
研究團隊將進一步推進加熱狀態下的壓力鑑定，提高壓力與溫度雙軸的校正精度。SS-HD將繼續與岡山理科大學森嘉久教授進行聯合研究，累積使用該裝置的材料合成數據，並將其應用於包括太空利用研究事業「SPACE LAB.」在內的自有材料與製程開發。以已完成申請的次世代高壓SPS技術專利為基礎，從智慧財產權和商業化兩個層面活用原型機開發中獲得的知識。
SS-HD 代表董事 鈴木健吾評論
「壓力不僅是壓縮和固化物質的力量。我們希望將壓力視為『改寫材料本身狀態的設計圖之筆』。透過與森嘉久教授共同推進的裝置開發，我們現在能夠在均勻壓力下，以毫米尺寸的樣品形式獲得過去難以精確測量條件的超高壓燒結體。能夠站在一個可以預見條件並設計材料的入口，我認為意義重大。
SS-HD的長期目標是到2040年為人類在太空生活備齊必要的技術。在從地球運送的物資有限的太空環境中，利用當地資源以低能量製造所需材料的技術至關重要。我相信這項超高壓SPS技術將成為實現太空材料製造的基礎技術之一。」
常見問題
這台裝置能產生的最大壓力是多少？
超過10GPa，遠高於傳統的單軸加壓型SPS裝置。
與傳統的超高壓SPS裝置相比，樣品尺寸增加了多少？
從亞毫米級別擴大到直徑約2毫米、高度約1毫米的毫米級別。
這台裝置的主要應用領域是什麼？
預期應用包括新材料低溫合成、非平衡狀態控制，以及鑽石和c-BN等高壓合成材料的探索。