Design for Ultra Low Thermal Expansion Properties of Cubic Cs-leucite Compounds

立方铯白榴石化合物超低热膨胀性能的设计

基本信息

  • 批准号:
    12650666
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 1.73万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
  • 财政年份:
    2000
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2000 至 2001
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

We chose a cubic pollucite, CsAlSi_2O_6, as a template compound, and report that the cubic Cs-leucite compounds with various chemical compositions can be synthesized by multi-step heating process as a solid-state reaction method, and that the thermal expansion properties in the range 298-1273K for all of the synthesized compounds were examined by using low- and high-temperature XRD.The results obtained can be summarized as follows.1. Cubic Cs-leucite compounds ; Cs-leucites : CsMSi_2O_6(M=B,Al,Fe,B_<0.2>Al_<0.8>,Al_<0.5>Fe_<0.5>,Al_<0.2>Fe_<0.8>), Cs_2MSi_5O_<12>(M=Cd,Fe,Mg,Ni,Zn), Cs-Na-leucites : Cs_<1-X>Na_XASI_2O_6(X=0.1,0.2), Cs_<0.9-XNa_X>Al_<0.9>Si_<2.1>O_6(X=0.1,0.2), and RbAlSi_2O_6, can be successfully synthesized by the multi-step heat treatment.Their crystal structures, as determined by XRD analysis, were found to belong to space group Ia-3d of the cubic crystal system in the range 298-1273K.2. The thermal expansion rates of the synthesized cubic Cs-leucite compounds were clearly varied with the chemical composition of Cs-leucite compounds. In addition, the effect of the substitution of alkaline metalion of which ionic radius was smaller than Cs^+ ion led to the enhanced low thermal expansion rates of the cubic Cs-lecuite compounds.3. The thermal expansion rates of the cubic Cs-leucite compounds ; Cs-leucites, Cs-Na-leucites and Cs-Li-leucites were changed by not only the amount of Cs^+ ions but also the space ratio owing to the difference of the cation size between Cs^+ ions and Na^+ or Li^+ ions.4. The Windows95/98/NT application softwares can use the CIF as the crystal structure data was developed to simplify a display of complex crystal structure such as silicate compounds using the coordination polyhedron.5. The thermal expansion rates of the synthesized cubic Cs_<0.8>Li_<0.1Al_<0.9>Si_<2.1>O_6 and Cs_<0.7>Li_<0.2>Al_<0.9>Si_<2.1>O_6were 0.11% at 1173K and 0.081 % at 1073K, which were lower than that of Cs_<0.9>Al_<0.9>Si_<2.1>O_6, 0.2 % at 1273K.
本文以立方铯榴石CsAlSi_2O_6为模板化合物,采用多步加热固相反应法合成了不同化学组成的立方铯榴石化合物,并通过使用低-和高-热膨胀系数测试了所有合成化合物在298- 1273 K范围内的热膨胀性能。所获得的结果可以总结如下。1.立方Cs-白榴石化合物; Cs-白榴石:CsMSi_2O_6(M=B,Al,Fe,B_<0.2>Al_<0.8>,Al_<0.5>Fe_<0.5>,Al_<0.2>Fe_<0.8>),Cs_2MSi_5O_<12>(M=Cd,Fe,Mg,Ni,Zn),Cs-Na-白榴石:<1-X>Cs_Na_XASI_2O_6(X = 0.1,0.2),<0.9-XNa_X>Cs_Al_Si_O_6<0.9><2.1>(X = 0.1,0.2)和RbAlSi_2O_6的晶体结构。在298- 1273 K范围内属于立方晶系的Ia-3d空间群。合成的立方Cs-白榴石化合物的热膨胀率明显地随Cs-白榴石化合物的化学组成而变化。此外,离子半径小于Cs^+离子的碱金属离子的取代效应导致了立方Cs-白榴石化合物的低热膨胀率的提高.由于Cs ^+离子与Na^+或Li^+离子的阳离子尺寸不同,Cs-白榴石、Cs-Na-白榴石和Cs-Li-白榴石的热膨胀率不仅与Cs^+离子的量有关,而且与空间比有关. Windows95/98/NT应用软件可以使用CIF作为晶体结构数据,简化了用配位多面体显示硅酸盐化合物等复杂晶体结构的工作.合成的立方相Cs_<0.8>Li_0.1Al_<0.9>Si_<2.1>O_6和Cs_<0.7>Li_<0.2>Al_<0.9>Si_O_6的热膨胀率分别<2.1>为0.11%和0.081%,低于Cs_<0.9>Al_<0.9>Si_<2.1>O_6在1273 K时的0.2%。

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Yanase Ikuo: "Synthesis of Cubic Cs_2FeSi_5O_<12> Powder in Ar Atmosphere and Its Thermal Expansion Property"Journal of the Ceramic Society of Japan. vol.108, No.7. 678-681 (2000)
柳濑郁夫:《Ar气氛下立方Cs_2FeSi_5O_<12>粉末的合成及其热膨胀性能》日本陶瓷学会会刊。
  • DOI:
  • 发表时间:
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  • 影响因子:
    0
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  • 通讯作者:
Yanase Ikuo: "Thermal Expansion Property of Synthetic Cubic Leucite-Type Compounds"Journal of the Ceramic Society of Japan. vol.108, No.1. 26-31 (2000)
柳濑郁夫:“合成立方白榴石型化合物的热膨胀特性”日本陶瓷学会杂志。
  • DOI:
  • 发表时间:
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    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Yanase Ikuo: "Thermal Expansion Property of Synthetic Cubic Leucite-Type Compounds"Journal of the Ceramic Society of Japan. 108巻1号. 26-31 (2000)
柳濑郁夫:“合成立方白榴石型化合物的热膨胀特性”日本陶瓷学会杂志,第 108 卷,第 1. 26-31 期(2000 年)。
  • DOI:
  • 发表时间:
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    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
福地正行: "配位多面体を用いた結晶構造の簡素化表示"The Journal of Chemical Software. 7巻2号. 47-56 (2001)
Masayuki Fukuchi:“使用配位多面体的晶体结构的简化表示”《化学软件杂志》,第 7 卷,第 2. 47-56 期(2001 年)。
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    0
  • 作者:
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Yanase Ikuo: "Synthesis of Cubic Cs_2FeSi_5O_<12> Powder in Ar Atmosphere and Its Thermal Expansion Property"Journal of the Ceramic Society of Japan. 108巻7号. 678-681 (2000)
柳濑郁夫:“Ar气氛中立方Cs_2FeSi_5O_<12>粉末的合成及其热膨胀性能”日本陶瓷学会杂志第108卷,第7期。678-681(2000年)。
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