成果報告書詳細
管理番号20100000000042
タイトル平成20年度成果報告書 平成20年度第1回採択産業技術研究助成事業 08A19009d 負熱膨張性マンガン窒化物を用いたゼロ熱膨張材料の開発 平成20年度中間
公開日2010/2/5
報告書年度2008 - 2008
委託先名国立大学法人名古屋大学竹中康司
プロジェクト番号P00041
部署名研究開発推進部 若手研究グラントグループ
和文要約ステージIにおける3つの目標、1)熱膨張特性の制御、2)弾性率の制御、3)低コスト化のうち、特に1)と3)に取り組み、ほぼ目標を達成した。すなわち、Mn、Zn、Cu、Sn、N、Cという安価で供給不安もなく環境負荷も小さい元素だけで、実用に耐え得る熱膨張特性を発揮させることに成功した。例えばMn3(Cu0.55Sn0.45)Nでは、「線膨張係数αの絶対値0.5μ/℃以内」の低膨張をちょうど室温を含むおよそ70 ℃の温度域(-20-50 ℃)で実現した。2)の弾性率制御については、典型的な負熱膨張組成であるMn3(Cu0.5Ge0.5)Nについて最初の特性評価を行い、従来の代表的な負熱膨張材料ZrW2O8に比べて3倍以上大きなヤング率を有することを明らかにした。上述した特性制御および評価の過程おいて、Mn3XNの熱膨張特性が元素置換に由来する局所構造歪と密接に関係していることや、Mn3CuNの大きな磁歪が、わずかの窒素欠損により、その磁場依存性を逆転することを発見し、機能の背景にある電子状態の理解や特性制御の指針について重要な知見を得た。さらに、ステージIIの課題を前倒しする形で、樹脂との複合化に取り組み、Mn3XNと樹脂を複合させた低膨張のプラスチック材料を開発した。
英文要約Two of three objectives in the stage I, 1) improvement of thermal expansion properties and 3) development of low-cost practical compounds, were achieved. For example, Mn3(Cu0.55Sn0.45)N, without expensive Ge, exhibits a low expansion of |a| < 0.5 ppm/C at -20~50 C (a: linear thermal expansion coefficient). The prototypical negative thermal expansion (NTE) material Mn3(Cu0.5Ge0.5)N was found to exhibit the large Young’s modulus more than three times as large as that of typical NTE material ZrW2O8. The present studies suggest that the NTE is intimately related to the local lattice distortion induced by element substitutions. In addition, we successfully fabricated a low-expansion plastic-matrix composite using Mn3XN.
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