逆ペロフスカイト型マンガン窒化物を用いたゼロ膨張セラミック材料の開発

• 研究課題/領域番号: 19360304
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 無機材料・物性
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 竹中 康司 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (60283454)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2009
• 研究課題ステータス: 完了 (2009年度)
• 配分額: 20,020千円 (直接経費: 15,400千円、間接経費: 4,620千円); 2009年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2008年度: 9,490千円 (直接経費: 7,300千円、間接経費: 2,190千円); 2007年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
• キーワード: ゼロ膨張材料 / 低膨張材料 / 熱膨張制御 / セラミック / 逆ペロフスカイト / マンガン窒化物 / 負熱膨張 / 単一物質 / 機械特性 / ヤング率 / 負膨張 / インバー

研究概要

熱膨張を自在に制御できる逆ペロフスカイト型マンガン窒化物Mn_3XNを用いて、歪みや欠陥が入りにくく機能が安定する、作製プロセスが簡素である、点で理想的な「単一物質ゼロ膨張セラミック」の開発に取り組んだ。組成最適化により、これまで用いていたゲルマニウムのような高価な元素を使用せず、マンガン、銅、亜鉛、スズなどの安価な元素のみでゼロ膨張を達成した。また、機械特性を評価し、従来の熱膨張制御材料を遙かに超える高い剛性を示すことを明らかにした。上記の成果は工業材料としての高いポテンシャルを示すものである。

研究成果

• [雑誌論文] 単一物質ゼロ膨張セラミックスの開発 (2010)
  • 著者名/発表者名: 竹中康司
  • 雑誌名: 高圧ガス 47(4 ページ: 252-255
• [雑誌論文] Mechanical Properties of Metallic Perovskite Mn3Cu0. 5Ge0. 5N:High-Stiffness Isotropic Negative Thermal Expansion Material (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Nakamura, K. Takenaka, A. Kishimoto, H. Takagi
  • 雑誌名: Journal of the American Ceramic Society 92(12) ページ: 2999-3003
  • 査読あり
• [雑誌論文] Conversion of magnetic structure by slight dopants in geometrically frustrated antiperovskite Mn3GaN (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Takenaka, T. Inagaki, H. Takagi
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 95(13) ページ: 3-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Local structure anomaly around Ge dopants in Mn3Cu0. 7Ge0. 3N with negative thermal expansion (2009)
  • 著者名/発表者名: J. Matsuno, K. Takenaka, H. Takagi, D. Matsumura, Y. Nishihata, J. Mizuki
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 94(18) ページ: 3-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Zero thermal expansion in a pure-form antiperovskite manganese nitride (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Takenaka, H. Takagi
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 94(13) ページ: 3-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] 単一物質ゼロ膨張セラミックスの開発 (2009)
  • 著者名/発表者名: 竹中康司
  • 雑誌名: 工業材料 57(8) ページ: 40-42
• [雑誌論文] 逆ペロフスカイト型マンガン窒化物Mn3CuNの磁歪 (2009)
  • 著者名/発表者名: 竹中康司・浅野和子
  • 雑誌名: まてりあ 48(3) ページ: 105-110
  • 査読あり
• [雑誌論文] Local structure anomaly around Ge dopants in Mn_3Cu_<0.7>Ge_<0.3>N with negative thermal expansion (2009)
  • 著者名/発表者名: J.Matsuno, 他5名
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 94 ページ: 1819043-1819043
  • 査読あり
• [雑誌論文] Conversion of magnetic structure by slight dopants in geometrically frustrated antiperovskite Mn_3GaN (2009)
  • 著者名/発表者名: 竹中康司, 他2名
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 95 ページ: 1325083-1325083
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mechanical properties of metallic perovskite Mn_3Cu_<0.5>Ge_<0.5>N : High-stiffness isotropic negative thermal expansion material (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Nakamura, 他3名
  • 雑誌名: Journal of the American Ceramic Society 92 ページ: 2999-3003
  • 査読あり
• [雑誌論文] Zero Thermal Expansion in a Pure-Form Antiperovskite Manganese Nitride (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Takenaka, H. Takagi
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 94 ページ: 131904-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] 逆ペロプスガイド型マンガン窒化物Mn_3CuNの磁歪 (2009)
  • 著者名/発表者名: 竹中康司, 浅野和子
  • 雑誌名: まてりあ 48 ページ: 105-110
  • 査読あり
• [雑誌論文] Local Lattice Distortion in Giant Negative Thermal Expansion Material Mn3Cu1-xGexN (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Iikubo, K. Kodama, K. Takenaka, H. Takagi, M. Takigawa, S. Shamoto
  • 雑誌名: Physical Review Letters 101(20) ページ: 4-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetostriction in Mn3CuN (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Asano, K. Koyama, K. Takenaka
  • 雑誌名: Applied Physics, Letters 92(16) ページ: 3-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Negative thermal expansion in Ge-free antiperovskite manganese nitrides: Tin-doping effect (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Takenaka, K. Asano, M. Misawa, H. Takagi
  • 雑誌名: Applied Physics, Letters 92(1) ページ: 3-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetovolume effect in Mn_3Cu_<1_x>Ge_xN related to the magnetic structure: Neutron powder diffraction measurements (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Iikubo, K. Kodama, K. Takenaka, H. Takagi, S. Shamoto
  • 雑誌名: Physical Review B77(2) ページ: 4-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] マンガン窒化物を用いた単一物質ゼロ膨張材料の開発 (2008)
  • 著者名/発表者名: 竹中康司
  • 雑誌名: Material Stage 8(4) ページ: 1-3
  • NAID: 40016159868
• [雑誌論文] Magnetostriction in Mn_3CuN (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Asano, 他2名
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 92 ページ: 161909-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Local Lattice Distortion in Giant Negative Thermal Expansion Material Mn_3Cu_<1-x>Ge_xN (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Iikubo, 他5名
  • 雑誌名: Physical Review Letters 101 ページ: 205901-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetovolume effect in Mn_3Cu_1-_xGe_xN related to the magnetic structure (2008)
  • 著者名/発表者名: S.Iikubo, 他4名
  • 雑誌名: Physical Review B 77
  • 査読あり
• [雑誌論文] Negative thermal expansion in Ge-free antiperovskite manganese nitrides (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Takenaka, 他3名
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 92
  • 査読あり
• [雑誌論文] 希少・有害元素代替のための3d多元系機能材料の開発研究 (2007)
  • 著者名/発表者名: 藤田麻哉・藤枝俊・西野洋一・土谷浩一・福田隆・竹中康司・貝沼亮介・深道和明
  • 雑誌名: 日本金属学会誌 71(10) ページ: 876-884
  • NAID: 10019955422
  • 査読あり
• [雑誌論文] 希少・有害元素代替のための3d多元系機能材料の研究開発 (2007)
  • 著者名/発表者名: 藤田麻哉, 他7名
  • 雑誌名: 日本金属学会誌 71 ページ: 876-884
  • 査読あり
• [学会発表] 逆ペロフスカイト型マンガン窒化物の機械的性質 (2010)
  • 著者名/発表者名: 竹中康司・稲垣哲也・中村吉伸・岸本昭・高木英典
  • 学会等名: 日本金属学会2010年春期(第145回)大会
  • 発表場所: 筑波大学(つくば市)
  • 年月日: 2010-03-30
• [学会発表] 逆ペロフスカイト型マンガン窒化物の機械的性質 (2010)
  • 著者名/発表者名: 竹中康司, 他4名
  • 学会等名: 日本金属学会2010年春期 (第146回) 大会
  • 発表場所: 筑波大学 (茨城県)
  • 年月日: 2010-03-30
• [学会発表] 逆ペロフスカイト型マンガン窒化物における磁気秩序の圧力効果 (2010)
  • 著者名/発表者名: 飯久保智・稲垣哲也・竹中康司・高木英典・樹神克明・社本真一・松林和幸・上床美也
  • 学会等名: 日本物理学会第65回年次大会
  • 発表場所: 岡山大学(岡山市)
  • 年月日: 2010-03-22
• [学会発表] X線MCD法で見る逆ペロフスカイト型化合物の磁性状態 (2010)
  • 著者名/発表者名: 芝山隆史・竹中康司・児玉謙司・中村哲也・木下豊彦
  • 学会等名: 日本物理学会, 第65回年次大会
  • 発表場所: 岡山大学(岡山市)
  • 年月日: 2010-03-22
• [学会発表] 逆ペロフスカイト型マンガン窒化物における磁気秩序の圧力効果 (2010)
  • 著者名/発表者名: 飯久保智, 他7名
  • 学会等名: 日本物理学会第65回年次大会
  • 発表場所: 岡山大学 (岡山県)
  • 年月日: 2010-03-22
• [学会発表] X線MCD法で見る逆ペロフスカイト型化合物の磁性状態 (2010)
  • 著者名/発表者名: 芝山隆史, 他4名
  • 学会等名: 日本物理学会第65回年次大会
  • 発表場所: 岡山大学 (岡山県)
  • 年月日: 2010-03-22
• [学会発表] 負熱膨張性マンガン窒化物による熱膨張制御 (2009)
  • 著者名/発表者名: 竹中康司
  • 学会等名: ナノテクノロジービジネス推進協議会・材料分科会シンポジウム
  • 発表場所: 教育会館(東京都千代田区)
  • 年月日: 2009-10-16
• [学会発表] 逆ペロフスカイト型マンガン窒化物の磁気体積効果に対する窒素欠損効果 (2009)
  • 著者名/発表者名: 小澤篤・稲垣哲也・竹中康司
  • 学会等名: 日本物理学会2009年秋季大会
  • 発表場所: 熊本大学(熊本市)
  • 年月日: 2009-09-25
• [学会発表] 軟X線光電子分光によるMn3Cu1-xGexNの電子状態の研究 (2009)
  • 著者名/発表者名: 宮田裕大・美馬一馬・山口良輔・山崎篤志・東谷篤志・室隆桂之・竹中康司・小澤篤・稲垣哲也・今田真
  • 学会等名: 日本物理学会2009年秋季大会
  • 発表場所: 熊本大学(熊本市)
  • 年月日: 2009-09-25
• [学会発表] 高分解能TEM法によるMn3(Cu1-xGex)Nの局所構造解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 久留島康輔・小澤篤・稲垣哲也・竹中康司・小山司・森茂生
  • 学会等名: 日本物理学会2009年秋季大会
  • 発表場所: 熊本大学(熊本市)
  • 年月日: 2009-09-25
• [学会発表] 高分解TEM法によるMn_3 (Cu_<1-x>Ge_x) Nの局所構造解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 久留島康輔, 他5名
  • 学会等名: 日本物理学会2009年秋季大会
  • 発表場所: 熊本大学 (熊本県)
  • 年月日: 2009-09-25
• [学会発表] 軟X線光電子分光法によるMn_3Cu_<1-x>Ga_xNの電子状態の研究 (2009)
  • 著者名/発表者名: 宮田裕大, 他10名
  • 学会等名: 日本物理学会2009年秋季大会
  • 発表場所: 熊本大学 (熊本県)
  • 年月日: 2009-09-25
• [学会発表] 逆ペロフスカイト型マンガン窒化物の磁気体積効果に対する窒素欠損効果 (2009)
  • 著者名/発表者名: 小澤篤・稲垣哲也・竹中康司
  • 学会等名: 日本物理学会2009年秋季大会
  • 発表場所: 熊本大学 (熊本県)
  • 年月日: 2009-09-25
• [学会発表] 逆ペロフスカイト型マンガン窒化物の磁気-構造相関 (2009)
  • 著者名/発表者名: 竹中康司
  • 学会等名: ワークショップ「第2回次世代窒化物討論会」
  • 発表場所: 東北大学(仙台市)
  • 年月日: 2009-08-28
• [学会発表] 逆ペロフスカイト型マンガン窒化物の窒素欠損効果 (2009)
  • 著者名/発表者名: 竹中康司・浅野和子・小澤篤
  • 学会等名: 日本物理学会第64回年次大会
  • 発表場所: 立教大学(東京都豊島区)
  • 年月日: 2009-03-28
• [学会発表] 逆ペロプスガイド型マンガン窒化物の窒素欠損効果 (2009)
  • 著者名/発表者名: 竹中康司, 浅野和子, 小澤篤
  • 学会等名: 日本物理学会第64回年次大会
  • 発表場所: 立教大学
  • 年月日: 2009-03-28
• [学会発表] 逆ペロフスカイト型マンガン窒化物の磁気-構造相関 (2009)
  • 著者名/発表者名: 竹中康司
  • 学会等名: 日本鉄鋼協会磁場フォーラム「相変態に及ぼす磁場効果の解明と磁気エネルギー評価」
  • 発表場所: 東京ステーションコンファレンス(東京都千代田区)
• [学会発表] Mn3(Cu1-xGex)Nにおける磁歪と磁区構造 (2009)
  • 著者名/発表者名: 森茂生・小山司・吉留和弘・久留島康輔, 浅野和子・竹中康司
  • 学会等名: 日本物理学会第64回年次大会
  • 発表場所: 立教大学(東京都豊島区)
• [学会発表] 逆ペロフスカイト型マンガン窒化物Mn3CuNのXMCD解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 中村哲也・浅野和子・竹中康司・児玉謙司・木下豊彦
  • 学会等名: 日本物理学会第64回年次大会
  • 発表場所: 立教大学(東京都豊島区)
• [学会発表] 負熱膨張性マンガン窒化物を用いた熱膨張制御材料の開発 (2008)
  • 著者名/発表者名: 竹中康司
  • 学会等名: 日本設計工学会特別講演と設計フォーラム「レアメタルの現状」
  • 発表場所: 名城大学(名古屋市)
  • 年月日: 2008-11-21
• [学会発表] マンガン窒化物を用いた単一物質ゼロ膨張セラミックス (2008)
  • 著者名/発表者名: 竹中康司・高木英典
  • 学会等名: 日本金属学会2008年春期(第142回)大会
  • 発表場所: 武蔵工業大学(東京都世田谷区)
  • 年月日: 2008-03-27
• [学会発表] マンガン窒化物を用いた単一物質ゼロ膨張セラミックス (2008)
  • 著者名/発表者名: 竹中康司・高木英典
  • 学会等名: 日本金属学会2008年春期(第142回)大会
  • 発表場所: 武蔵工業大学
  • 年月日: 2008-03-27
• [学会発表] Mn3CuNの磁歪 (2008)
  • 著者名/発表者名: 浅野和子・小山佳一・竹中康司
  • 学会等名: 日本物理学会第63回年次大会
  • 発表場所: 近畿大学(東大阪市)
  • 年月日: 2008-03-25
• [学会発表] 逆ペロフスカイト型マンガン窒化物Mn3CuNにおける巨大磁歪 (2008)
  • 著者名/発表者名: 竹中康司・浅野和子
  • 学会等名: 日本金属学会2008年秋期(第143回)大会
  • 発表場所: 熊本大学(熊本市
• [学会発表] 高分解能TEM法によるMn3(Cu1-xGex)Nの局所構造解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 久留島康輔・浅野和子・竹中康司・森茂生
  • 学会等名: 日本物理学会2008年秋季大会
  • 発表場所: 岩手大学(盛岡市)
• [学会発表] マンガン逆ペロフスカイトの結晶・磁気構造 (2008)
  • 著者名/発表者名: 飯久保智・樹神克明・竹中康司・高木英典・瀧川仁・社本真一
  • 学会等名: 日本物理学会2008年秋季大会
  • 発表場所: 岩手大学(盛岡市)
• [学会発表] 微量元素置換による逆ペロフスカイト型マンガン窒化物の磁性制御 (2008)
  • 著者名/発表者名: 稲垣哲也・竹中康司
  • 学会等名: 日本物理学会2008年秋季大会
  • 発表場所: 岩手大学(盛岡市)
• [学会発表] 逆ペロフスカイト型マンガン窒化物の磁気-構造相関 (2008)
  • 著者名/発表者名: 浅野和子・竹中康司
  • 学会等名: 日本物理学会2008年秋季大会
  • 発表場所: 岩手大学(盛岡市)
• [図書] 3d遷移金属系材料の機能発現による元素代替 (2008)
  • 著者名/発表者名: 藤田麻哉・西野洋一・土谷浩一・竹中康司・深道和明
  • 出版者: シーエムシー出版
• [図書] レアメタルの代替材料とリサイクル : 3d遷移金属系材料の機能発現による元素代替 (2008)
  • 著者名/発表者名: 藤田麻哉, 他4名
  • 総ページ数: 9
  • 出版者: シーェムシー出版
• [備考]
  • URL: http://kenpro.mynu.jp:8001/Profiles/0005/0000532/profile.html
• [備考]
  • URL: http://kenpro.mynu.jp:8001/Profiles/0005/0000532/profile.html
• [産業財産権] 電流制御素子又は電圧制御素子を構成することを用途とする材料、電流制御素子、及び電圧制御素子 (2009)
  • 発明者名: 竹中康司
  • 権利者名: 国立大学法人名古屋大学
  • 産業財産権番号: 2009-215899
  • 出願年月日: 2009-09-17
• [産業財産権] 金属-セラミックス複合材料およびその製造方法 (2009)
  • 発明者名: 渡邉雅幸・石井守・下嶋浩正・竹中康司・高木英典
  • 権利者名: 太平洋セメント株式会社,独立行政法人理化学研究所
  • 取得年月日: 2009-07-03
• [産業財産権] 特許 (2007)
  • 発明者名: 竹中康司・高木英典
  • 権利者名: 独立行政法人理化学研究所
  • 出願年月日: 2007-10-29
  • 外国