融液超急冷法による機能性高温相のガラスマトリックス中への常温凍結

点击翻译按钮获取中文摘要

α-AgIは、147°C以上で安定な「超イオン伝導体」であるが、147°C以下では伝導性の低いβ-AgIに転移してしまう。ところが、AgIを極端に多量に含む融液を10^5K/s以上の冷却速度で超急冷すると、α→β転移が阻止され、常温でα-AgIがガラスマトリックス中に凍結された一種の複合体が得られることがわかった。本研究では、このようなα-AgI常温凍結複合体のキャラクタリゼーションを行うとともに、凍結条件を最適化し、また凍結機構を明らかにした。得られた成果を以下に示す。(1)AgIを多量に含むAgI-Ag_2O-M_xO_y(M_xO_y=B_2O_3,GeO_2,P_2O_5,Mo0_3,WO_3,V_2O_5)系の融液を超急冷することにより、ガラス生成域よりわずかにAgI含量の多い組成域において、α-AgIをガラスマトリックス中に常温で凍結できることがわかった。(2)ガラス転移温度(Tg)の高いガラスマトリックスの方が、AgIのα→β転移抑制効果が大きく、容易にα-AgIが凍結できた。(3)α-AgIを常温凍結した複合体は、室温で極めて高いイオン伝導度を示すことがわかった。また、伝導の活性化エネルギーは、α-AgIと超イオン伝導ガラスの中間の値を示した。(4)α-AgI常温凍結複合体には、数十nmの粒径を持つα-AgI微粒子がガラスマトリックス中に均一に分散して存在することがわかった。また、β-AgIの析出した試料には、数百nm程度の粒径を持つ比較的大きなβ-AgI結晶が密に存在することがわかった。(5)常温凍結されたα-AgIは、周囲のマトリックスガラスから応力を受け、歪んだ状態で存在していることがわかった。(6)α-AgI常温凍結試料中のα-AgI結晶格子の不均一歪は、室温以下においてさらに増大することがわかった。また、それと同時に、低温になると、銀イオンの部分的な秩序化が起こっていることがわかった。