融液超急冷法による機能性高温相のガラスマトリックス中への常温凍結

采用熔融超淬火法将功能性高温相室温冷冻成玻璃基体

基本信息

批准号：
04403015
负责人：
南努
金额：
$ 11.97万
依托单位：
Osaka Prefecture University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for General Scientific Research (A)
财政年份：
1992
资助国家：
日本
起止时间：
1992 至 1994
项目状态：
已结题

项目摘要

α-AgIは、147°C以上で安定な「超イオン伝導体」であるが、147°C以下では伝導性の低いβ-AgIに転移してしまう。ところが、AgIを極端に多量に含む融液を10^5K/s以上の冷却速度で超急冷すると、α→β転移が阻止され、常温でα-AgIがガラスマトリックス中に凍結された一種の複合体が得られることがわかった。本研究では、このようなα-AgI常温凍結複合体のキャラクタリゼーションを行うとともに、凍結条件を最適化し、また凍結機構を明らかにした。得られた成果を以下に示す。(1)AgIを多量に含むAgI-Ag_2O-M_xO_y(M_xO_y=B_2O_3,GeO_2,P_2O_5,Mo0_3,WO_3,V_2O_5)系の融液を超急冷することにより、ガラス生成域よりわずかにAgI含量の多い組成域において、α-AgIをガラスマトリックス中に常温で凍結できることがわかった。(2)ガラス転移温度(Tg)の高いガラスマトリックスの方が、AgIのα→β転移抑制効果が大きく、容易にα-AgIが凍結できた。(3)α-AgIを常温凍結した複合体は、室温で極めて高いイオン伝導度を示すことがわかった。また、伝導の活性化エネルギーは、α-AgIと超イオン伝導ガラスの中間の値を示した。(4)α-AgI常温凍結複合体には、数十nmの粒径を持つα-AgI微粒子がガラスマトリックス中に均一に分散して存在することがわかった。また、β-AgIの析出した試料には、数百nm程度の粒径を持つ比較的大きなβ-AgI結晶が密に存在することがわかった。(5)常温凍結されたα-AgIは、周囲のマトリックスガラスから応力を受け、歪んだ状態で存在していることがわかった。(6)α-AgI常温凍結試料中のα-AgI結晶格子の不均一歪は、室温以下においてさらに増大することがわかった。また、それと同時に、低温になると、銀イオンの部分的な秩序化が起こっていることがわかった。

α-AgI是一种“超离子导体”，在147°C以上稳定，但低于147°C则转变成电导率较低的β-AgI。然而，当含有极大量AgI的熔体以10^5K/s或更高的冷却速率进行超淬火时，α→β转变受到抑制，导致α-AgI被冻结的一类复合材料事实证明，可以在室温下在玻璃基质中获得该本体。在本研究中，我们对此类α-AgI室温冷冻复合物进行了表征，优化了冷冻条件，并阐明了冷冻机制。所得结果如下所示。 (1)通过对含有大量AgI的AgI-Ag_2O-M_xO_y(M_xO_y=B_2O_3,GeO_2,P_2O_5,Mo0_3,WO_3,V_2O_5)体系熔体进行超淬火，形成AgI含量略高于玻璃形成区域的成分我们发现 α-AgI 可以在室温下冷冻在玻璃基质中。 (2)玻璃化温度(Tg)高的玻璃基体对AgI的α→β转变的抑制作用更大，并且α-AgI更容易冻结。 (3)发现室温冷冻的α-AgI复合物在室温下表现出极高的离子电导率。此外，传导活化能显示出介于α-AgI和超离子导电玻璃之间的值。 (4)发现α-AgI室温冷冻复合材料中，粒径为数十纳米的α-AgI细颗粒均匀分散在玻璃基体中。另外，发现在沉淀出β-AgI的样品中，密集地存在粒径为数百纳米的较大的β-AgI晶体。 (5)发现室温冷冻的α-AgI受到周围基质玻璃的应力而以扭曲状态存在。 (6)发现室温冷冻的α-AgI样品中α-AgI晶格的异质应变在低于室温时进一步增加。同时，他们发现银离子在低温下会变得部分有序。