コンニャク石の模倣による曲がるセラミックスの創製

コンニャク石の曲がる性質は、その微構造にあり、数百ミクロンの石英粒子とその周りの空隙率10%程度のクラックが、ジグソーパズルのように絡み合っているために現れる。したがって、セラミックスの粒と粒界をうまく制御してやれば、コンニャク石と同じように曲がる性質が現れると考えられる。本研究では、その一つの方法として、熱膨張係数の異なる二種類のセラミックスを複合焼結し、冷却時に界面に応力を発生させることにより、クラックを導入して人工的なコンニャク石を創製することを行った。原料としては、金属に匹敵する25×10^<-6>/℃の大きな熱膨張係数をもつリューサイト(KAlSiO_4)と、ほとんど熱膨張係数がゼロのリン酸ジルコニウムカリウム(KZr_2(PO_4)_3)を用いた。はじめに、コンニャク石の産地であるブラジルイタコルミ山へ海外出張して採取した天然のコンニャク石について、SEM、X線、CTスキャンなどを用いて、微構造等について詳細に評価した。そして、このものとこれまでに作製した試料について比較検討した結果、より多量で幅が広く、凸凹したクラックが必要であることがわかった。そこで、この微構造を実現するため、当初より行ってきた高熱膨張性リューサイトと低熱膨張性リン酸ジルコニウムカリウムからの複合化実験において、粒径、焼結温度などを変化させて実験を行った結果、より微細な構造の試料が得られた。ただし、現在までに天然のコンニャク石に匹敵する可撓性はえられず、さらに今後の検討を必要とする。

コンニャク石の曲がる性質は、その微構造にあり、数百ミクロンの石英粒子とその周りの空隙率10%程度のクラックが、ジグソーパズルのように絡み合っているために現れる。したがって、セラミックスの粒と粒界をうまく制御してやれば、コンニャク石と同じように曲がる性質が現れると考えられる。本研究では、その一つの方法として、熱膨張係数の異なる二種類のセラミックスを複合焼結し、冷却時に界面に応力を発生させることにより、クラックを導入して人工的なコンニャク石を創製することを行った。原料としては、金属に匹敵する25×10^<-6>/℃の大きな熱膨張係数をもつリューサイト(KAlSiO_4)と、ほとんど熱膨張係数がゼロのリン酸ジルコニウムカリウム(KZr_2(PO_4)_3)を用いた。はじめに、コンニャク石の産地であるブラジルイタコルミ山へ海外出張して採取した天然のコンニャク石について、SEM、X線、CTスキャンなどを用いて、微構造等について詳細に評価した。そして、このものとこれまでに作製した試料について比較検討した結果、より多量で幅が広く、凸凹したクラックが必要であることがわかった。そこで、この微構造を実現するため、当初より行ってきた高熱膨張性リューサイトと低熱膨張性リン酸ジルコニウムカリウムからの複合化実験において、粒径、焼結温度などを変化させて実験を行った結果、より微細な構造の試料が得られた。ただし、現在までに天然のコンニャク石に匹敵する可撓性はえられず、さらに今後の検討を必要とする。