色彩豊かな新合金の開発

彩色新型合金的开发

基本信息

批准号：
17656246
负责人：
須佐匡裕
金额：
$ 2.18万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は,新しい色彩合金作製の礎として,Cu-GaおよびCu-Al固溶合金において,それらの色彩変化と電子構造(状態密度)変化の対応を明らかにすること,また,種々の合金元素(Mn, Fc, Rh, Ni, Pd, Pt, Zn, In, GeおよびSn)によるCuの色彩変化を状態密度から説明することを目的として行った。色彩の定量化は,国際照明委員会表色系に基づいて行った。すなわち,分光光度計により試料の反射スペクトルを測定して三刺激値を算出し,これをx-y色度図上にプロットして評価した。また,状態密度計算は,DV-Xα分子軌道法を用いて,添加元素をランダムに配置した原子数55個のクラスターを対象として行った。Cu-Ga合金の色彩は,Gaの添加とともに赤色(Cu)から橙色,そして黄色へと変化した。また,反射スペクトルでは,吸収端波長の約600nm(Cu)から550nm(Cu-15at%Ga)への移行が認められ,状態密度では,3dバンド位置の低エネルギー側への移行が認められた。これらの変化の方向は理論的に一致し,また色彩変化とも対応づけることができた。同様の結果はCu-Al合金についても得られた。さらに,Cuに他の典型元素を8at%添加した場合にも,合金の色彩は燈色もしくは黄色となった。反射スペクトルの吸収端は,典型元素の価電子数が増加するにつれて短波長側へと移行した。すなわち,Cuより価電子数の多い典型元素を添加すると,フェルミエネルギー準位が上昇し、このため,反射スペクトルの吸収端が短波長側に移行し,色彩が変化したと考えられる。一方,Cuに遷移元素を8at%添加した場合は,いずれの合金も桃もしくは銀白色を呈した。遷移元素を添加した場合には,Cu 3d軌道と添加元素のd軌道の相互作用が起こるため,状態密度のCu 3dバンド位置や反射スペクトルの吸収端位置があまり変化しない。しかしながら,添加元素に帰属するdバンドが出現し,600nmより長波長域の光吸収が増し,その結果,長・短波長域の反射率の差が小さくなり,色を希釈したと考えられる。

进行这项研究的目的是阐明颜色变化与电子结构（状态密度）之间的对应关系（状态的密度）变化，作为制备新颜色合金的基础，并解释了各种合金元素（Mn，rh，rh，rh，rh，rh，rh，rh，ni，pd，pt，pt，zn，gen of dece of the）的颜色变化。颜色量化是基于国际照明颜色系统的。也就是说，使用分光光度计测量样品的反射光谱以计算三静脉值，并将其绘制在X-Y色度图上并进行了评估。此外，使用DV-Xα分子轨道方法计算状态的密度，以靶向55个原子，其中添加元素被随机排列。 cu-ga合金的颜色从红色（CU）变为橙色和黄色，随着添加Ga。在反射频谱中，吸收边缘波长从约600 nm（CU）转移到550 nm（CU-15AT％GA），并将状态密度从3D带的位置转移到低能侧位置。这些变化的方向在理论上是一致的，也可以与颜色变化相关。 Cu-Al合金获得了类似的结果。此外，当将8at％的其他典型元素添加到Cu中时，合金颜色变成浅或黄色。随着典型元件的价电子数增加，反射光谱的吸收边缘向较短的波长侧移动。也就是说，当添加比CU的价电子数较高的典型元素时，费米能水平会增加，因此反射光谱的吸收边缘转移到短波长侧，颜色变化。另一方面，当将8at％的过渡元件添加到Cu中时，两种合金都是粉红色或银色白色。当添加过渡元件时，会发生CU 3D轨道与d轨道之间的相互作用，因此发生状态密度的Cu 3D频段的位置以及反射光谱的吸收边缘位置不会发生太大变化。但是，出现了属于添加剂元件的D波段，并且在较长的波长范围内的光吸收比600 nm增加，从而导致长波长和短波长范围的反射率较小，并且颜色可能会稀释。