Synthesis of Large Amount of Negative Thermal Expansion Oxide and Application to Controlling the Thermal Expansion of Materials

Abstract

材料の熱膨張制御は電子材料パッケージ,固体酸化物型 燃料電池の機械的安定性の向上などに望まれている技術で ある。特に温度変化によって熱膨張を示さないゼロ膨張材 料が実用化されれば,回折格子など光学部品の高信頼化, 光ファイバーの安定な固定など広範な用途が考えられる。 ゼロ膨張材料の合成方法として考えられるのが熱膨張を示 す材料と加熱によって収縮する,熱収縮性材料との複合化 である。 現在までに cordierite,β eucryptite,NaZr2(PO4)3, ZrV1-x Px O7,ZrW2O8などの酸化物は熱収縮挙動を示すこ とが知られている。1-6) 我々はこの内,ZrW2O8が最も実用 化に近い材料として注目し研究を重ねた。これは本物質が 0.9 Kから1050 Kの広い温度範囲で負の熱膨張を示すこと, 結晶構造が立方晶であり等方的な熱収縮を示すこと,固相 反応法で比較的簡単に作製できること,PやLiなど化学的 な活性の高い元素を含まないため高温での他の材料との化 学反応や元素の揮発などの懸念が小さいこと,熱収縮係数 が-9.4×10-6 K-1(0.9~350 K)と大きく,他の材料と の複合化による幅広い熱膨張制御を実施できる可能性があ ることによる。その結果,本物質とZrO2との複合化により 熱収縮性酸化物の大量合成と材料の熱膨張制御への展開