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

1994 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 06453119
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 垣花 眞人 東京工業大学, 工業材料研究所, 助教授 (50233664)
• キーワード: 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

研究概要

平成6年度は、2元系の複合酸化物の合成研究を広範囲に行い、以下のような研究課題に取り組んだ。
1)複合錯体形成のマッピング
各種金属イオンの組み合わせによる錯体種の溶存状態、配位結合様式に関する知識をラマン分光法・^<13>C-NMR分光法を用いて集積した。特に、Ba/Ti、Pb/Ti、La/Tiの組み合わせにおいて、エチレングリコール/クエン酸溶液中で1:1複合クエン酸錯体が生成することを^<13>C-NMR分光法により初めて見い出した。
2)イオノマー作製時における錯体の安定性
イオノマー作製に用いる高分子反応として、カルボン酸とアルコールとの間の熱重合によるポリエステル化反応を選択し、共存する錯体種が重合時に安定に存在しうるかを分光学的手法(ラマン散乱及び^<13>C-NMR)を用いて検討した。クエン酸錯体はエチレングリコールを溶媒として、約130℃の温度で速やかにポリエステル化反応を起こすことが明らかとなった。この重合反応の間コロイドや沈殿を伴うことなく透明なポリエステル樹脂が得られた。また、上記クエン酸複合錯体は130℃でのポリエステル化反応の間安定に存在することが明らかになった。
3)生成相のX線回折及びラマン分光による同定
2)で得たイオノマーを熱処理し、BaTiO_3、PbTiO_3、La_2Ti_2O_7の低温合成に成功した。特に、従来の固相法と比較して400から600℃も低温でこれらの複合酸化物が合成できることが明らかになった。最終的に得られたこれらのセラミックスの純度評価をX線回折法及びラマン分光法を用いて行ったところ、低温でも均一かつ高純度の試料が得られることが明らかとなった。

研究成果

• [文献書誌] M. Yashima, K. Ohtake, M. Kakihana, M. Yoshimura: "Synthesis of Metastable Tetragonal (t') Zirconia-Ceria Solid Solutions by the Polymerized Complex Method" Journal of American Ceramic Society. 77. 2773-2776 (1994)
• [文献書誌] M. Kakihana, M. Arima, M. Yashima, M. Yoshimura, H. Mazaki, H. Yasuoka: "Chemical Design for Functional Multi-Componeut Oxides by Polymerized Complex Method" Transactions of Material Research Society Japan. 14A. 801-806 (1994)
• [文献書誌] O. Uchiyama, M. Kakihana, M. Arima, M. Yashima, Y. Suzuki, M. Yoshimuura: "Polymerized Complex Precursors for the Synthesis of High Pure PbTiO_3 Powders at 400-600℃" Transactions of Material Research Society Japan. 14A. 743-746 (1994)
• [文献書誌] M. Kakihana, M. Arima, M. Yashima, M. Yoshimura, Y. Nakamura, H. Mazaki, H. Yasuoka: "Polymerized complex route to the synthesis of Multi-component oxides" Sol-Gel Science and Technology. (1995)