希土類含有ケイリン酸塩系新化合物のガラスからの結晶化による物性制御

1992 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 04205114
• 研究機関: 東京都立大学
• 研究代表者: 梅垣 高士 東京都立大学, 工学部, 教授 (70087287)
• キーワード: 希土類 / ケイリン酸塩 / ガラス / 結晶化 / 物性

研究概要

本研究では、Na_2O-Re_2O_3-P_2O_5-SiO_2(Re:希土類)系において組成式Na_<3+3x-y>Re_<1-x>PySi_<3-y>O_9を有する三種(Narosio-III,Narpsio-VおよびNarpsio-IX)の新化合物を見出し、それら三種の結晶化過程を解析し、また微細構造と物性の関係を検討した。
以下に得られた知見を示す。
・前駆体Narpsio-IIIからNarpsio-Vへの相転移における活性化エネルギーは、約510KJ/molであった。これより、Narosioではリンの効果により、ケイ酸化合物であるNasRoSi_4O_<12>に比べ、相転移速度が速いことが明らかとなった。
・ReにGdを用いた場合、最も高い伝導度を有するNarpsio-Vの析出組成範囲は、Yの場合に比べて狭いことがわかった。
・ReにGdを用いた場合、Yの場合に比較して、格子定数が増加し、その結果伝導パスが広がり、イオン伝導度が向上することがわかった。
・ReにGdを用いた場合のNarpsio-Vの伝導度は、300℃において1.3×10^<-1>S/cm、活性化エネルギーは22.3KJ/molであった。これらの値は、現在実用化に近いとされるβ-およびβ'^1アルミナやNASICONと同程度であり、本研究で見い出されたNarpsioがNa/S燃料電池などへの応用が可能であることが示唆された。
・ガラスやセラミックNarpsio-Vにおいては、機界に存在する体積分率0.1%以下の微量の残留ガラスがバルク全体の物性に大きく影響を及ぼすことが明確となった。

研究成果

• [文献書誌] 植垣 高士,朝貝 貫一,長崎 崇,山下 仁大,金沢 孝文: "カルシウム塩種結晶上におけるラパタイトの結晶成長" Gypsam&Lime. 239. 239-244 (1992)
• [文献書誌] T.Umegaki,T.nagasaki,J.Hirabayashi,M.Matsudq,K.Yamashita,T.Kanazawa: "Crystal Grouth of Appatites on Calcium Salts under Super-Saturated Conditions" Phosphorus Research Bulletin. 2. 13-16 (1992)
• [文献書誌] K.Yamashita,M.Tanaka,t.Umegaki: "Thermodynamic and Kinetic study on the phose transformation of the glass-ceramic Na^+ superionic conductors NA_<3+3x-y> Re_<1-x> PySi_<3-y>O_9" Solid State Ionics. 58. 231-236 (1992)
• [文献書誌] M.Nagai,F.Yamashita,T.Umegaki,Y.Takuma: "Electrophoretic Deposition of Ferroelectric Barium Titanate Thick Films and Their Dielectric Propenties" J.American Ceramic Society. 76. 253-255 (1993)
• [文献書誌] K.Yamashita,M.Tanaka,T.Umegaki: "Roles of Microstructure in Super Na^+-Ionic Conduction of Glass-Ceramic Narpsio-V" Proc.XVII,Inter.Congress on Glass. 4. 417-422 (1992)
• [文献書誌] K.Yamshita,M.Tanaka,T.KAKUTA,M.Matsuda,T.Umegaki: "Effects of Rare-Earth Elements on the Crystallization of the Glass-Ceramic Na^+ Superionic Conductor Narpsio-V" J.Alloys and Conpounds.
• [文献書誌] T.Umegaki,T.Nagasaki,J.Hirabayashi,M.Matsuda,K.Yamashita,T.Kanazawa: "Crystal Growth of Apatites on Calcium Salts under Supersatulated Conditions" Phosphorus Research Bulletin. Vol.2. 13-16 (1992)
• [文献書誌] M.Matsuda,K.Yamashita,T.Umegaki: "Sintering of Zirconia-Added Apatite" Phosphorus Research Bulletin. Vol.2. 75-80 (1992)
• [文献書誌] M.Matsuda,K.Nakajima,M.Takata,T.Yamshita,K.Yamashita,T.Umegaki: "Initial Magnetization Property and Microstructure of Superconducting Ceramics" Phase Transitions. Vol.42. 43-46 (1992)
• [文献書誌] K.Yamashita,M.Tanaka,T.Kakuta.M.Matsuda,T.Umegaki: "Effects of Rare Earth Elements on the Crystallization of the Glass-Ceramic Na^+ Superionic Conductor Narpsio-V" J.Alloys and Compounds.
• [文献書誌] M.Matsuda,Y.Ogawa,Y.Aihara,K.Yamashita,T.Umegaki: "Synthesis of Ba_2RCu_4O_8(R=Y,Sm)Superconductors at Oxygen Pressure of 1 atm through Spray-Frozen/Freeze-Drying Method" J.Am.Ceram.Society.