Preparation of Negative Thermal Expansion Materials with Ultra-Low Coefficient of Thermal Expansion over a Wide Temperature Range

• Project/Area Number: 24K01155
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 26020:Inorganic materials and properties-related
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 磯部 敏宏 東京工業大学, 物質理工学院, 准教授 (20518287)
• Project Period (FY): 2024-04-01 – 2028-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥18,590,000 (Direct Cost: ¥14,300,000、Indirect Cost: ¥4,290,000); Fiscal Year 2027: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2026: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2025: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2024: ¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
• Keywords: 熱膨張 / 相転移 / 結晶構造解析 / コールドシンタリング / 元素置換

Outline of Research at the Start

負の熱膨張率を有する材料(負熱膨張材料)は、IoTや次世代通信に必要な材料である。これまでに「Zr2SP2O12」が当該分野で有効な材料と見出し、研究課題（21H01618）を通じて、Zr2SP2O12を構成する配位多面体のうち、ZrO6八面体が相転移のキーであることを明らかにし、Zrサイトを元素置換することで、熱膨張率が変化することを報告した。これらの成果により、これまで達成できなかった広い温度域と巨大な熱収縮の両立が実現しつつある。これらの成果を踏まえて、本研究はZr2SP2O12の熱収縮のメカニズムの理解を深化させ、作動温度域と熱収縮性を極限まで高める。