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2005.12.14

熱を加えると縮む実用的な金属を開発!

毎日新聞より「新素材:温度が上がると縮む…国内で初めて開発

理化学研究所などの研究チームは13日、温度が上がると縮む国内初の新材料開発に成功したと発表した。19日付の米応用物理学誌に掲載される。
通常、物質は温度が上昇すると体積が大きくなります。ところが、ごく希に、温度が上昇すると逆に体積が小さくなる物質があります。これは「負膨張」と呼ばれ、身近には氷が水になると体積が小さくなる例があります。

今回、理化学研究所の竹中先任研究員らの研究チームは、「逆ペロフスカイト」と呼ばれる構造をもつマンガンの窒化物が、構成元素の亜鉛、ガリウムや銅の一部をゲルマニウムで置き換えると、室温付近で大きな負膨張を示すことを発見しました。

この合金を、膨張する物質と混ぜれば、温度が変化しても形状が安定した物質を作ることができ、精密な製品加工用の工作機器への活用などが期待されます。

温度上昇で縮む材料はこれまでに海外で数種類作られていましたが、膨張率の制御が難しいほか、もろいものがほとんどでした。強度があるものは、原材料が高価で実用化には向いていませんでした。

この新材料は、マンガンやゲルマニウムなど身近な原材料から作られ、負膨張の大きさを自在に制御できること、高い電気伝導性や熱伝導性を示すことなど従来の材料に比べ非常に実用的なものとなっています。

研究チームの竹中康司・同研究所先任研究員は「室内の温度変化に関係なく、ナノメートル(ナノは10億分の1)単位の加工が可能な工具を製作できるようになる。日本独自の合金のため、海外へ高額の特許料を払う必要もなくなる」と話している。
熱膨張する材料と組み合わせて、温度変化があっても全く膨張しない材料が作られると最高なんですが。

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