金属の短寿命化促進条件の探索：非鉛系圧電セラミックス作製法創製に向けて

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圧電セラミックスのほとんどは有害な鉛が使用されており、鉛を含まないビスマスやスズを用いた代替材料の作製法を確立することが国際的に望まれている。申請者らは、セラミックス作製過程において金属腐食を用いることで、自然腐食をあえて進行させることによりセラミックスを合成させる技術を発明した（腐食合成法）。本研究ではこの手法、すなわち原料加工として「金属腐食」を採用し、非鉛系圧電セラミックス作製への可能性を検証することを目的とした。目的の達成のために下記3つの計画に分けて進める。すなわち、①ビスマスとスズの短寿命化条件解明、②非鉛系圧電セラミックスの合成試験、③得られた非鉛系圧電セラミックスの評価、である。令和4年度の実施内容および成果は以下の通りである。まずビスマスの腐食試験を行うことで硝酸による腐食が著しいことを確認した。その条件を利用してビスマスを腐食させ、非鉛系圧電材料の1つであるチタン酸ビスマスナトリウムの作製を試みた。得られたセラミックスを評価したところ、1273Kの焼成により所望のセラミックスが得られることが判明した。これによりビスマスの短寿命条件が明らかになり、腐食を利用したチタン酸ビスマスナトリウムが合成できたことで、他のビスマス系セラミックス作製への応用が期待できる。また成果発表については翌令和5年度にて行う予定であったが、計画よりも早く作製に進むことができたため、令和4年度にて学会発表を行った。現在、本内容についての論文を執筆中である（粉体および粉末冶金に投稿予定）。令和5年度は、ビスマスおよびスズの腐食試験の実施および非鉛系圧電セラミックスであるチタン酸ビスマスやチタン酸ビスマスカリウム、チタン酸スズの合成を試みる予定である。