Preparation of negative thermal expansion materials having two shrinkage mechanisms and evaluation of that heat shrinkage mechanism

具有两种收缩机制的负热膨胀材料的制备及其热收缩机制的评价

基本信息

  • 批准号:
    21H01618
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 10.4万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
  • 财政年份:
    2021
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2021-04-01 至 2024-03-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

昨年度のメカニズムの解明に関する検討を通じて、Zr2SP2O12の熱膨張率はZrサイトを元素置換することでより低下させる(高機能化)させることが可能と結論づけ、Zr2-xMxSP2O12を複数した。今年度は、これらの物質の熱膨張率を測定した。フレームワークモデルで収縮する303~373 Kで最も体積熱膨張率が低かった組成は、M=Y(イットリウム)、x=0.3であり、その値は約-27.2 ppm/KとZr2SP2O12より約18%低かった。本組成は、453~673 Kでも約-16.2 ppm/KとZr2SP2O12の体積熱膨張率(-14.8 ppm/K)より低かったことから、広い温度域で、高機能化できるとわかった。M=Nb(ニオブ)、x=0.6も303~373 Kで-23.6 ppm/K、453~673 Kで約-23.3 ppm/Kと同様に高機能化に成功した。一方、イットリウムと同じ3価のAl(アルミニウム)を置換した物質では、あまり熱膨張率に変化が見られなかった。このことから、フレームワークモデルで収縮には、イオン半径が影響すると考えられた。また、これらの元素置換は373~453 Kの相転移にも影響した。これは、Zrイオンが相転移に大きく関与することが示唆された。また、結晶構造解析から熱膨張率の算出はできたものの、それ以外の熱的性質や、電気的性質は未解明である。これらの解明にはZr2SP2O12の焼結体を作製する必要があるが、高温で分解するZr2SP2O12の焼結体の作製は極めて困難である。今年度は、コールドシンタリング法の装置を自作した。その装置を用いて、Zr2SP2O12の緻密化に取り組んだところ、相対密度約90%のZr2SP2O12を得ることに成功した。
Yesterday's annual の メ カ ニ ズ ム の interpret に masato す る beg を 検 tong じ て, Zr2SP2O12 の thermal expansion rate は Zr サ イ ト を element displacement す る こ と で よ り low さ せ る (function) さ せ る こ と が may と conclusion づ け, Zr2 xMxSP2O12 を plural し た. This year, the <s:1> and <s:1> れら <s:1> thermal expansion rates を of <s:1> substances were determined by <s:1> た. フ レ ー ム ワ ー ク モ デ ル で 収 shrinkage す る 303 ~ 373 K で most も volume low thermal expansion rate が か っ た は, M = Y (イ ッ ト リ ウ ム), x = 0.3 で あ り, そ の numerical は about 27.2 PPM/K と Zr2SP2O12 よ り about 18% lower か っ た. This composition は, 453 ~ 673 K で も about 16.2 PPM/K と Zr2SP2O12 の volume thermal expansion rate (14.8 PPM/K) よ り low か っ た こ と か ら, hiroo い で, high temperature domain function で き る と わ か っ た. M=Nb (ニ and ブ), x = 0.6 ニ 303 to 373 Kで-23.6 ppm/K, 453 to 673 Kで approximately -23.3 ppm/Kと similarly, に high functionality に successfully た た. One party, イ ッ ト リ ウ ム と with じ 3 価 の Al (ア ル ミ ニ ウ ム) を replacement し た material で は, あ ま り に thermal expansion rate variations change が see ら れ な か っ た. こ の こ と か ら, フ レ ー ム ワ ー ク モ デ ル で 収 shrinkage に は, イ オ ン radius が す る と exam え ら れ た. The effects of また, れら, <s:1> element displacement また, 373-453 K <s:1> phase 転 shift に に and に are affected by また た. The 転 れ された and Zr <s:1> が が が が are 転 shifted に by a large <s:1> く relation and する とが とが is shown to された. ま た, crystallization structure parsing か ら の thermal expansion rate to calculate は で き た も の の, そ れ の thermal properties や, the nature of the electric 気 は not interpret で あ る. こ れ ら の interpret に は Zr2SP2O12 の 焼 nexus of contracts を cropping す る necessary が あ る が, high temperature decomposition of で す る Zr2SP2O12 の 焼 nexus of contracts の cropping は extremely め て difficult で あ る. This year, the <s:1>, コ, コ, ドシ, ドシ, タリ, タリ, グ and グ legal <s:1> devices を are making their own た. を そ の device with い て, Zr2SP2O12 の densification に group take り ん だ と こ ろ, phase density about 90% seaborne の Zr2SP2O12 を must る こ と に successful し た.

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Effect of aliovalent substitution on the crystal distortion and negative thermal expansion properties of Zr2SP2O12
异价取代对Zr2SP2O12晶体畸变和负热膨胀性能的影响
  • DOI:
    10.1016/j.ceramint.2023.04.048
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Ryosuke Uehara;Ryo Kaneda;Takahiro Takei;Nobuhiro Kumada;Sachiko Matsushita;Akira Nakajima;Toshihiro Isobe
  • 通讯作者:
    Toshihiro Isobe
Zr2SP2O12焼成体の作製に向けたコールドシンタリング装置の作製
用于制造Zr2SP2O12烧成体的冷烧结设备的制造
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    油野 剛志;望月 泰英;有光 直樹;松下 祥子;中島 章;磯部 敏宏
  • 通讯作者:
    磯部 敏宏
計算・実験を通じたNASICON型構造における負熱膨張性の機構解析
通过计算和实验分析NASICON型结构负热膨胀的机理
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    望月 泰英;金田 涼;裵 星旻;磯部 敏宏;松下 祥子;中島 章
  • 通讯作者:
    中島 章
2つの収縮メカニズムを有するα-Zr2SP2O12の合成とその熱膨張挙動
两种收缩机制α-Zr2SP2O12的合成及其热膨胀行为
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    榎木勝徳,大澤洋平;大谷博司;磯部敏宏
  • 通讯作者:
    磯部敏宏
第一原理格子動力学に基づくNASICON型構造における負熱膨張性の機構解析
基于第一性原理晶格动力学的NASICON型结构负热膨胀机理分析
  • DOI:
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    望月 泰英;金田 涼;裵 星旻;永井 隆之;磯部 敏宏;松下 祥子;中島 章
  • 通讯作者:
    中島 章
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    0
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    廣澤 拓哉; 酒井 宗寿;山本 憲;元祐 昌廣;磯部 敏宏;松下 祥子;中島 章
  • 通讯作者:
    中島 章

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    $ 10.4万
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