球構造を用いた比熱容量・熱伝導率測定法の新提案および測定装置の開発

2019 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K04228
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: 阿部 陽香 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 主任研究員 (70462835)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 比熱容量

Outline of Annual Research Achievements

比熱容量・熱伝導率は、あらゆる物質の熱的特性を明らかにするために不可欠な物性値であり、その値をより正確に測定するため、様々な測定法が多くの研究者によって提案されてきた。しかしながら、近年開発がなされている多種多様な物質・材料を評価するにあたり、適切な測定法が見つからないというケースも多く、新しい測定法の確立は、学術及び産業界において強く望まれている。本研究では、球形の構造を用いた熱量計により、熱放射の影響を正確に算出できる比熱容量の測定法を提案し、新しい装置を開発することを目的としている。さらに熱伝導率測定においては、球形の構造を用いることにより、熱放射による試料側面からの熱損失が無視できる新しい測定法を提案し、その装置の試作を実施する。
今年度は、比熱容量測定装置の中心部分を作製し、測定系の整備を行った。製作した装置は、真空容器内の中心に球型セルを置き、その周囲を6 重の球殻遮熱シールドと2 重の保護ヒータで囲う構造となっている。真空容器は、卓上におけるコンパクトな大きさに設計し、遮熱シールドの表面は、放射率を低く抑えるため、光沢銀メッキを施した。球型セルの下部には、白金抵抗温度センサーと加熱用ヒータを埋め込み、セルを加熱した際、直近の球殻シールドとの温度差を示差熱電対と保護ヒータにより制御できるようにした。
比熱容量については、装置製作を進めることができ、来年度に行う予定である試験測定につなげることができた。熱伝導率装置についても、測定中心部となる試料セル周りの試作を行い、実際の測定における問題点などを抽出した。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

今年度の成果により、比熱容量については大まかな装置製作を終了し、来年度予定している試験測定につなげることができた。熱伝導率装置についても、測定中心部分となる試料セル周りの試作を行い、実際の測定における問題点等を抽出することができた。従って、おおむね順調に進展していると判断している。

Strategy for Future Research Activity

比熱容量測定については、製作した装置の健全性評価のため、熱容量標準物質（NIST SRM720、合成サファイア）にトレーサブルなサファイア試験片を用いた試験測定を実施する。熱伝導率測定については、今年度抽出された問題点を踏まえて、試作機の検討を行う。

Causes of Carryover

次年度は、熱伝導率測定装置を本格的に作製する予定であり、その費用として使用額が生じたため。