イオノマーを用いる機能性セラミックスのケミカルデザイン及びケミカルプロセス

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06453119
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 垣花 眞人 東京工業大学, 工業材料研究所, 助教授 (50233664)
• Keywords: イオノマー / 機能性セラミックス / ケミカルデザイン / ケミカルプロセス / 錯体重合法 / 高分子金属錯体

Research Abstract

研究期間内に、金属クエン酸とエチレングリコールとの間のポリエステル化反応に基礎を置く錯体重合法を用いて、BaTiO_3をモデル化合物として、合成反応機構や液相に含まれる錯体種の同定を目的とする分光学的研究を実施した。ラマン散乱と^<13>C-NMR分光法より初めて見い出された重要な知見は、TiとBaはエチレングリコール(EG)を溶媒とし、クエン酸(CA)共存下でBa-Ti異核複合クエン酸錯体を形成することであり、この異核複合錯体を強固に内包するイオノマーが金属の偏析を抑さえる役割を果たし、その結果、低温で高純度・均質BaTiO_3の合成が可能になることを明らかにした。実際に、錯体重合法により、通常の方法では均一性が保証できないBaTiO_3粉末原料を400-500℃という比較的マイルドな条件(通常1000℃前後の温度を必要とする)で合成できることがわかった。また、このような異核複合錯体の形成には、クエン酸のアルコール性-OH基の存在が重要であることを明らかにし、簡便かつ正確な複合錯体の同定手段として^<13>C-NMRが有効であることを初めて示した。同様に、各種チタン酸塩、たとえばSrTiO_3、PbTiO_3、CaTiO_3、La_2Ti_2O_7などの合成も錯体重合法により、従来法と比べて400-500℃低温で合成できることが明らかにされた。とくにSr/Ti、Pb/Ti、Ca/Ti、La/Tiなどの組み合わせにおいて、異核複合金属クエン酸錯体の形成が^<13>C-NMRから示唆された。この錯体をポリマー中に内包させることにより、金属の偏析を強固に防ぐことが可能であり、分子レベルでほぼ均一な前駆体を得ることが可能になったものと考えられる。

Research Products

• [Publications] 間崎啓匡、安岡宏、垣花眞人、吉村昌弘: "錯体重合法によるCo-置換 YBa_2Cu_3O_<7-d>の複素帯磁率" 粉体粉末治金. 41. 355-360 (1994)
• [Publications] 垣花眞人、八島正知、吉村昌弘: "酸化物超伝導体をつくる-化学合成とラマン散乱" 分光研究. 43. 320-336 (1994)
• [Publications] M. Arima, M. Kakihana, M. Yashima, M. Yoshimura: "Polymerized complex synthesis of pure BaTiO_3 at reduced temperature" European Journal of Solid State and Inorganic Chemistry. 32. 863-871 (1995)
• [Publications] H. Takahashi, M. Yashima, M. Kakihana, M. Yoshimura: "Synthesis of stoichiometric hydroxyapatite. by a “Gel" route from the aqueous solution of cetric and phosphonoacetic acids" European Journal of Solid State and Inorganic Chemistry. 32. 829-835 (1995)
• [Publications] M. Kakihana, M. Arima, M. Yashima M. Yoshimura, Y. Nakamura, H. Mazaki H. Yasuoka: "Polymerized complex route to the synthesis of multi-component oxides" Ceramic Transactions. 55. 65-76 (1995)
• [Publications] M. Kakihana: "Sol-Gel preparation of high temperature superconducting oxides" Journal of Sol-Gel Science and Tehnology. 6. 7-55 (1996)