Research on novel high-efficiency heat insulators focusing on high-temperature radiation characteristics

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本研究は、Al4SiC4を始めとする複合炭化物の高温輻射特性を評価し、高温断熱保温材として活用することを目的としている。Al4SiC4以外にTi-Al-C系（Ti2AlCまたはTi3AlC2）やAl8B4C7 (現在はAl3BC3と表記)にも注目している。当該研究室にはこれらの複合炭化物を合成できる1700 ℃まで昇温可能な雰囲気制御電気炉が無かったため、本プロジェクトで購入が可能となった高温雰囲気炉で各複合炭化物試料の作製条件を確立した(ただしAl-Zr-C系は省略した)。高温保持時の当該複合炭化物の輻射は、Al-Cの共有結合性の化学結合に起因すると仮定したが、合成したAl4SiC4を始めとする複合炭化物をFT-IR装置を用いて (比較のためにSiCやAl4C3を含めた)評価を行ったところ、このAl-Cの結合とはほぼ無関係ではないかとの結論に達した。ただしAl4SiC4は試薬のSiCと並び、高温輻射を吸収しそれを放射する特性が比較的大きい物質であることが分かった。Al4SiC4の比較的高い放射特性は、可視光下での試料の色が重要な役割を果たした可能性が示唆された。Al4SiC4はArガス雰囲気中、酸素がほとんどない状態で原料炭素の消失を防止しながら加熱して作製した。合成直後の色は茶褐色であったが空気中での再加熱により700-800 ℃で黒味を帯び始め、1000 ℃を超えると黒色になった。この黒色化が高温での幅広い電磁波の波長領域、特に熱の移動に寄与する短波長の光を含めて吸収し、同時に放射するものとみられた。Al4SiC4以外の複合炭化物において、空気中での加熱で黒色化する性質はなかった。