超急熱・急冷法による混合陰イオン無機非晶質の作製と性能評価

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熔融状態において熱力学的変更状態を取らせず, また急速に冷却するという極限条件を用いて新材料を創製できる可能性がある. そこで本研究では, 化学結合様式から考えて高陰イオン伝導性が期待できるオキシフルオライド系の複合陰イオン非晶質について, 赤外線集光型イメージ炉を用いた超急熱・急冷法の条件のもとで試料作製を試み, 電気伝導度測定と状態分析を行った. 組成として(A)MnF_2-MnO_2-SiO_2系および(B)MnF_2-PbF_2-SiO_2系を選び, その非晶質を作製した. この系を選んだのは, 通常の熔融法で, 5MnF_2-85PbF_2-10A1(PO_3)_3組成のガラスが10-S・cm-とフッ化物ガラスの中で最高のイオン伝導度を示しているが, イメージ炉急熱・急冷法を用いると更に高融点の組成を熔融させる事ができるばかりでなくMnやPbイオンを非平衡な状態で入れることができ, 一部のフッ化物イオンを不安定な状態にとどめ, フッ化物イオンの伝導度を向上させる期待がもたれるからである. 直流電導度の結果は(A)系のMnO_2-SiO_2系においては10^<-12>S・cm^<-1>以下であったがMnF_2を添加することにより200°Cで10^<-1>S・cm^<-1>と増加した. これは酸素とフッ素を混合させた方がフッ素イオン単独よりもイオン伝導度があがるということを示している. これらのXPSスペクトルを調べたところ, 酸素を共存させた時, フッ素の結合状態が多様化していることがわかった. 即ち, 強い結合と弱い結合が同時に存在し, その結果, 電導度が増加していると推察された. また(B)系では(A)系に比べて2桁以上の電導度の増加がみられた. これは分極率が高く結合強度の弱いPbF_2の添加がフッ化物イオン伝導の増加に寄与しているためと考えられた. 今後, 伝導のメカニズムをさらに明らかにしとイオン伝導度を向上させることを試みる.