表面雰囲気の制御によるイオン導電性アモルファス薄膜の開発

通过控制表面气氛开发离子导电非晶薄膜

基本信息

批准号：
63604582
负责人：
南努
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Osaka Prefecture University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1988
资助国家：
日本
起止时间：
1988 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-63604582/
关键词：
イオン導電混合導電アモルファス薄膜雰囲気制御

项目摘要

イオン導電性薄膜は、固体電池、センサーなどへの応用が期待され、活発に研究が進められている。本研究では種々の薄膜化手段を用いて、作製時の表面雰囲気の制御を行うことにより、安定で特性の優れたイオン導電性アモルファス薄膜を開発し、その導電機構や構造を明らかにすることが主な目的である。得られた成果は以下の通りである。1.ゾル-ゲル法によりプロトン導電性ガラス薄膜の作製を試みた。オルトケイ酸エチルとリンモリブデン酸(MPA)を出発原料として、MPAを最高42wt%まで含む均質な薄膜が得られた。この薄膜の導電率は相対湿度に対して直線的、かつ可逆的に変化することから得られた薄膜が湿度センサーとして利用し得ることを明らかにした。2.組成によって、カチオン導電体にもアニオン導電体にもなり得るフッ化ジルコニウムを主成分とするガラス薄膜を超急冷法によって作製した。このガラス系においてカチオンやアニオンの混合がイオン導電率に及ぼす影響について検討した結果、カチオン導電体においてもアニオン導電体においても、混合カチオン効果と混合アニオン効果が認められた。このイオン導電率における混合効果は「混合されたイオン種はその相互作用のために動きにくくなり、混合されていないイオン種はその反作用で動きやすくなる。」という仮説をおくことで統一的に解釈できた。3.新しく開発した、Li^+,Cu^+,F^-,イオン導電性ガラスの構造について、IR、ラマン、X線分子動力学などの手段を用いて解析し、イオン導電性との関連性を検討した。その結果、ガラスの構造は対応する結晶化合物の構造からの類推では必ずしも理解できず、融液状態の構造と深く関連していることを明らかにいた。特にリチウムイオン導電性ガラスであるLi_2O-B_2O_3-SiO_2-P_2O_5系において、融液中で比較的強い酸性を示すリン酸は、ガラス中で、より孤立した構造単位として存在することを見出した。

离子导导的薄膜预计将应用于固态电池，传感器，并正在积极研究。这项研究的主要目的是通过使用各种稀疏方法在制造过程中控制表面大气，并阐明这些膜的电导率机理和结构，从而开发具有出色特性的稳定和出色的离子传统无定形薄膜。获得的结果如下：1。我们尝试使用Sol-Gel方法来制造质子导电玻璃薄膜。从乙基硅酸盐和磷酸磷酸（MPA）开始，获得了多达42 wt％MPa的同质薄膜。据揭示，通过相对湿度线性和可逆地获得的薄膜可以用作湿度传感器。 2。取决于成分，一种主要由氟化锆组成的玻璃薄膜，可以是阳离子导体或阴离子导体，是通过超淬火方法制备的。由于研究混合阳离子和阴离子对该玻璃系统离子电导率的影响的结果，发现阳离子导体和阴离子导体都具有混合的阳离子和阴离子作用。可以通过统一的方式来解释这种对离子电导率的混合作用，该假设是“由于它们的相互作用，混合离子物种变得难以移动，而无混合的离子物种由于其反应而变得更有可能移动。” 3。使用IR，Raman和X射线分子动力学等方法分析了新开发的Li^+，Cu^+，F^ - 和离子导电玻璃的结构，并检查了与离子电导率的关系。结果表明，玻璃结构不一定是通过相应晶体化合物的结构的类比来理解的，并且与熔体状态的结构密切相关。特别是，在LI_2O-B_2O_3-SIO_2-P_2O_5系统（这是一种锂离子导电玻璃）中，发现在熔体中表现出相对较强的酸度作为玻璃中更孤立的结构单元存在，磷酸存在相对较强的酸度。