1研究成果／革新環境材料

R-5

2021

ナノドメイン形成による耐熱性酸化物の低熱伝導化

アピールポイント

遮熱コーティング用酸化物への元素ドープによる局所構造制御
【技術シーズ：高分解能TEM／放射光XRD】

課題

遮熱コーティング候補材のYbTa₃O₉は、室温～高温まで相転移がなくナノドメイン界面でのフォノン散乱により低熱伝導性を示すが高温構造安定性に劣る。

・高温構造安定性に優れるYTa₃O₉（YTa）は、ナノドメインが無いため低熱伝導化が阻害され、かつ体積変化を伴う相転移により耐熱サイクル性の低下が懸念

解決手段

・9 cat%のHfをYTa₃O₉にドープ（HYTa）

・YTaおよびHYTaの熱伝導率を実測し、ナノ構造を高温XRD装置、高分解能TEM、放射光小角XRD装置（あいちSR）により評価 → Hfドープの効果を評価

成果・優位性

YTaへのHf添加により、ナノドメインの形成と低熱伝導化が可能

・500 ℃近傍での直方晶（低温）-正方晶（高温）間の相転移を抑制

・約3 nmのナノドメインを有する高温相が低温域でも準安定相として存在

・ナノドメイン界面でのフォノン散乱の寄与により、低熱伝導性が向上

期待される市場・応用

・航空機エンジン、発電用タービン等の遮熱コーティング材料