★各種負熱膨張材の特徴・有用性、樹脂との複合化まで最新の成果を詳解

負熱膨張材料の設計、メカニズムと複合化技術

【提携セミナー】

主催：株式会社技術情報協会

講座内容

固体材料の熱膨張制御を行う際に必要となる材料学的基礎を習得します。熱膨張制御に有用な、温めると縮む「負熱膨張」材料について、詳しく説明します。加えて、負熱膨張材料を熱膨張抑制剤とした樹脂や金属の複合材料についても解説します。さらに、最近の取り組みとして、負熱膨張材料を1μm程度に微粒子化する試みや、それを用いた電子デバイスの熱膨張制御の試みを紹介します。

6s2孤立電子対の立体障害効果で極性の結晶構造を安定化する、典型元素でありながら6s2 (Pb2+, Bi3+)、6s0 (Pb4+, Bi5+)の電荷の自由度を持つ、という鉛、ビスマスの特性を活用した、強誘電型、電荷移動型の負熱膨張物質を開発した研究を紹介します。圧力下の構造解析に基づく物質設計に加えて、電荷移動型負熱膨張材料BiNi1-xFexO3を用いたゼロ熱膨張コンポジットの作製や、日本材料技研株式会社による商品化について説明します。

樹脂部材の熱膨張係数は、微細化が進む半導体分野において特に低減ニーズがあり、現行シリカフィラーに替わる負熱膨張材に期待が高まっています。しかしながら、負熱膨張材は一般的に比重が高く、さらに粒径や形状が混練に適さないものが多いことから、工業レベルでの負熱膨張材の活用は限られています。

主に触媒として用いられてきた無機材料であるゼオライトは、負熱膨張性を示すとともに、比重や組成がシリカとほぼ同じであり。現行フィラーの置換えが容易です。本発表では、ゼオライトの負熱膨張性について説明するとともに、樹脂フィラーとして有効な球状ゼオライトを負熱膨張フィラーとして活用した例を紹介いたします。

習得できる知識

• 負熱膨張の機構と材料
• 固体材料の熱膨張評価手法
• 複合材料の熱膨張設計・解析法
• 負熱膨張材料を含有する複合材料の実例
• 無機材料の結晶構造解析
• 圧力誘起相転移の観察方法
• 相転移型負熱膨張材料の設計指針
• 強誘電・常誘電ドメイン構造の観察方法
• 樹脂の負熱膨張ニーズ(主に半導体)
• ゼオライトの負熱膨張性
• 球状ゼオライトフィラーと、樹脂混練時の効果

担当講師

名古屋大学　大学院工学研究科　応用物理学専攻　教授　竹中 康司 氏

東京工業大学　フロンティア材料研究所　教授　東 正樹 氏

三菱ケミカル(株)　Science & Innovation Center　主任研究員　大西 良治 氏

セミナープログラム（予定）

＜１０：３０～１２：００＞

１．負熱膨張材料の特徴、メカニズムと複合化

名古屋大学　竹中 康司 氏

１．負の熱膨張

1.1 物質とメカニズム

1.2 従来型負熱膨張: 強固な共有結合の役割

1.3 相転移型負熱膨張

1.4 ハイブリッド負熱膨張

1.5 材料組織効果

２．固体材料の熱膨張制御

2.1 複合材料の熱膨張評価モデル

2.2 複合材料における熱膨張制御の実例

2.3 負熱膨張材料による熱膨張制御

2.4 負熱膨張性微粒子による局所領域制御

【質疑応答】

＜１３：００～１４：３０＞

２．鉛・ビスマスの特性を活かした巨大負熱膨張材料の開発

東京工業大学　東 正樹 氏

１．PbTiO3型ペロブスカイト酸化物の強誘電型巨大負熱膨張

1.1 Pb, Biの特性とPbTiO3の負熱膨張

1.2 PbVO3の圧力誘起巨大体積収縮

1.3 元素置換による負熱膨張物質化とドメイン構造

1.4 BiCoO3の圧力誘起体積収縮と負熱膨張物質化

２．BiNiO3固溶体の電荷移動転移と巨大負熱膨張

2.1 ペロブスカイトのBイオンの価数と格子定数の関係

2.2 ビスマスニッケル酸化物の圧力誘起電荷移動

2.3 元素置換による負熱膨張材料化

2.4 ゼロ熱膨張コンポジットの作成

2.5 BNFOの販売について

【質疑応答】

＜１４：４５～１６：１５＞

３．ゼオライトを用いた球状の負熱膨張フィラーの設計と樹脂複合材の開発

三菱ケミカル(株)　大西 良治 氏

１．弊社の半導体に関する取り組み

２．樹脂の熱膨張低減ニーズ

３．ゼオライトとは

４．ゼオライトの負熱膨張性メカニズム

５．他の負熱膨張材との比較

６．球状ゼオライトの特性

７．球状ゼオライトを用いた樹脂複合材の性能

【質疑応答】

公開セミナーの次回開催予定

開催日

2023/12/12（火）10:30~16:15

開催場所

Zoomによるオンライン受講

受講料

1名につき60,500円(消費税込･資料付き)

〔1社2名以上同時申込の場合1名につき55,000円(税込)〕

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