多価陽イオン伝導性一軸配向多結晶体の材料設計と開発

2021 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19K22051
• 研究種目: 挑戦的研究(萌芽)
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 中区分26:材料工学およびその関連分野
• 研究機関: 名古屋工業大学
• 研究代表者: 福田 功一郎 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90189944)
• 研究期間 (年度): 2019-06-28 – 2022-03-31
• キーワード: セラミックス / 構造・機能材料 / 環境材料

研究成果の概要

異方性の顕著な結晶中に存在する多価陽イオンは、ある特定の結晶学的な一次元方向であればその方向に比較的容易に伝導し得るのではないかと推察し、結合原子価(Bond Valence)法を用いて、Ｃａ２＋イオンが＜１０１＞方向に一次元的に伝導可能な結晶構造型の候補としてグロサイト型化合物を見出した。イオン伝導度を定量的に評価するためにランダム配向多結晶体を作製した。７２３から１０７３Ｋへの温度上昇に伴い、後者のバルク伝導度は１.２６×１０－７から４.４０×１０－５Ｓｃｍ－1に増加した。これらの伝導度は、Ｃａイオンが３次元的に伝導するＮＡＳＩＣＯＮ型化合物のＣａＺｒ６（ＰＯ４）６の伝導度より優れていた。

自由記述の分野

無機結晶化学

研究成果の学術的意義や社会的意義

多価陽イオン伝導体に関する研究成果が現在までに多数報告されているが、それらは全てランダム配向多結晶体に注目しており、イオン伝導の異方性に着目してこなかった。その結果、二次元または三次元方向に比較的高いイオン伝導度を示す化合物だけが選択的に研究されてきた。本研究では、Ｃａ２＋イオンが＜１０１＞方向に高速伝導する複合酸化物を世界で初めて発見した。