名古屋大学大学院工学研究科の竹中康司教授、浅井大悟大学院生、岡本佳比古准教授らの研究グループは、国立研究開発法人物質・材料研究機構(NIMS)との共同研究で、新しいメカニズム-原子内電荷移動-による「温めると縮む」新材料を開発しました。結晶のどの方向にも同じ比率で伸び縮みする理想的負熱膨張材料としては最大の体積収縮量を持ちます。

 通常、材料は温度が上がると体積が大きくなります。これが「熱膨張」1)です。ところが、ごく希に、温度が上がると逆に体積が小さくなる材料もあります。この性質は「負熱膨張」2)と呼ばれ、熱膨張制御の役割が期待されます。そこで、研究グループでは、一硫化サマリウム(SmS)と呼ばれる硫黄化合物に含まれる希土類元素のサマリウム(Sm)を20%程度、別の希土類元素イットリウム(Y)に置き換えることで、大きな負熱膨張を実現しました。

 高度に発達した現代産業では、精密加工・計測・光学分野を中心に熱膨張制御が必須とされており、とりわけ近年では、集積回路を形成する樹脂部材やパワー半導体におけるヒートシンク接合部など、先端電子デバイス分野でも強く求められています。開発された新材料は、今後広く、機器の性能の向上や安定化、省力化、長寿命化等に貢献すると期待されます。

 この研究成果は、平成311月15日付(日本時間午後7時)に英国科学誌「ScientificReports」電子版に掲載されました。

 なお、この研究は、文部科学省科学研究費助成事業基盤研究B(平成29~31年度)、同挑戦的萌芽研究(平成28~29年度)、ならびに、公益財団法人谷川熱技術振興基金研究助成(平成28年度)の支援を受けて実施されました。また、この研究は、物質・材料研究機構の「NIMS連携拠点推進制度」の一環として、本学共同で実施されました。

詳細:http://www.nagoya-u.ac.jp/about-nu/public-relations/researchinfo/upload_images/20190117_engg.pdf