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2012 年度 実績報告書

逆ペロフスカイトの材料学

研究課題

研究課題/領域番号 22360291
研究機関名古屋大学

研究代表者

竹中 康司  名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (60283454)

研究期間 (年度) 2010-04-01 – 2013-03-31
キーワード逆ペロフスカイト / 磁性材料 / 磁気構造相関 / 負熱膨張 / 熱膨張制御 / 抵抗標準 / 複合材料
研究概要

特異な磁性と関連する多彩な機能が注目される逆ペロフスカイトM3AX (M=Cr、Mn、Fe; X=Nなどの侵入元素) の機能を生み出す磁気構造相関の学理を明らかにし、その人為的制御から負熱膨張材料、磁歪材料、磁気冷凍材料などの機能材料創製を目指して研究を行ってきた。平成24年度ならびに平成25年度では、金属でありながら常磁性相において電気抵抗-温度曲線に緩やかなピークを示すMn3AgNに対し、構成元素の一部置換を徹底的して行い、新たな抵抗標準材料として利用が十分見込めるレベルでピークをなだらかにすることに成功した。Mn3AgNベースの低抵抗温度係数材料は、①これまで抵抗標準材料として利用されてきたマンガニンなどの合金材料に比べ、動作温度(ピーク温度)がより広い温度域で制御可能、②合金系材料が機能制御にppmオーダーの組成制御が必要なのに対し、Mn3AgN系では%オーダーで十分で、そのため多品種少量生産が可能、といった優位性があり、今後国産の抵抗標準材料として我が国の科学技術・産業力向上に貢献すると期待される。一方、巨大負熱膨張性マンガン窒化物Mn3ANについては、Mn3Cu1-xAxNの系統的な磁化や熱膨張、結晶構造の評価から、磁気体積効果による体積の膨張(自発体積磁歪)を定量的に見積もり、この物質群における大きな自発体積磁歪と磁気構造の密接な相関を明らかにした。また、自発体積磁歪に対する磁気ストレスやフラストレーションの効果を検証した。さらに、巨大負熱膨張材料を工業的な熱膨張抑制剤として活用するための技術開発として、金属や樹脂など様々な素材と複合化を行った。この結果、熱膨張の大きな樹脂においても、熱膨張がマイナスになるまで低減でき、広い範囲で熱膨張を自在に制御できることを実証した。また、将来的な電子デバイスへの活用を念頭にMn3CuNやMn3AgNの薄膜作成を行った。

現在までの達成度 (区分)
理由

25年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

25年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2014 2013 2012

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (6件) (うち招待講演 2件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Magnetovolume effects in manganese nitrides with antiperovskite structure2014

    • 著者名/発表者名
      K. Takenaka, M. Ichigo, T. Hamada, A. Ozawa, T. Shibayama, T. Inagaki, K. Asano
    • 雑誌名

      Science and Technology of Advanced Materials

      巻: 15 ページ: 015009-1-11

    • DOI

      10.1088/1468-6996/15/1/015009

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 逆ペロフスカイト型マンガン窒化物の磁気体積効果と巨大負熱膨張2013

    • 著者名/発表者名
      竹中康司
    • 雑誌名

      日本結晶学会誌

      巻: 55(6) ページ: 331-339

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Standard-resistor compounds with adjustable operating temperature2013

    • 著者名/発表者名
      T. Oe, C. Urano, N. Kaneko, M. Hadano, K. Takenaka
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 103 ページ: 173518-1-3

    • DOI

      10.1063/1.4826611

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Sputter deposition and characterization of Mn3CuN thin films2013

    • 著者名/発表者名
      M. Aoyama, K. Takenaka, H. Ikuta
    • 雑誌名

      Journal of Alloys and Compounds

      巻: 577S ページ: S314-S317

    • DOI

      10.1016/j.jalcom.2011.12.110

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 負熱膨張性マンガン窒化物の微粒子化と光透過性樹脂への配合2013

    • 著者名/発表者名
      市古征義, 竹中康司
    • 雑誌名

      日本金属学会誌

      巻: 77 ページ: 415-418

    • DOI

      10.2320/jinstmet.JAW201302

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Tailoring thermal expansion in metal matrix composites blended by antiperovskite manganese nitrides exhibiting giant negative thermal expansion2012

    • 著者名/発表者名
      K. Takenaka, T. Hamada, D. Kasugai, N. Sugimoto
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 112 ページ: 083517-1-9

    • DOI

      10.1063/1.4759121

    • 査読あり
  • [学会発表] 巨大負熱膨張を示すマンガン窒化物を用いた熱膨張可変金属基複合材料2013

    • 著者名/発表者名
      竹中康司
    • 学会等名
      粉体粉末冶金協会平成25年度秋季大会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場
    • 年月日
      20131127-20131129
    • 招待講演
  • [学会発表] 負熱膨張-物質、機構、応用-2013

    • 著者名/発表者名
      竹中康司
    • 学会等名
      日本物理学会2013年秋季大会
    • 発表場所
      徳島大学
    • 年月日
      20130925-20130928
    • 招待講演
  • [学会発表] 負熱膨張性マンガン窒化物を用いた樹脂の熱膨張制御2013

    • 著者名/発表者名
      市古征義, 竹中康司
    • 学会等名
      日本金属学会2013年秋期大会
    • 発表場所
      金沢大学
    • 年月日
      20130917-20130919
  • [学会発表] 負熱膨張性マンガン窒化物を用いた金属基複合材料の組織強化2013

    • 著者名/発表者名
      杉本典弘, 竹中康司, 中村吉伸, 岸本昭, 高木英典
    • 学会等名
      日本金属学会2013年秋期大会
    • 発表場所
      金沢大学
    • 年月日
      20130917-20130919
  • [学会発表] 負熱膨張性マンガン窒化物を用いた熱膨張可変金属基複合材料II2013

    • 著者名/発表者名
      杉本典弘, 竹中康司, 中村吉伸, 岸本昭, 高木英典
    • 学会等名
      日本金属学会2013年春期大会
    • 発表場所
      東京理科大学
    • 年月日
      20130327-20130329
  • [学会発表] 負熱膨張性マンガン窒化物の微粒子化と光透過性樹脂への配合2013

    • 著者名/発表者名
      市古征義, 竹中康司
    • 学会等名
      日本金属学会2013年春期大会
    • 発表場所
      東京理科大学
    • 年月日
      20130327-20130329
  • [図書] 熱膨張・収縮の低減化とトラブル対策2012

    • 著者名/発表者名
      竹中康司 他 (共同執筆)
    • 総ページ数
      235
    • 出版者
      S&T出版

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公開日: 2015-05-28  

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