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

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