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NEGATIVE THERMAL EXPANSION MATERIAL, COMPOSITE MATERIAL, AND METHOD FOR PRODUCING NEGATIVE THERMAL EXPANSION MATERIAL NEW_EN meetings

Foreign code F190009974
Posted date Oct 28, 2019
Country WIPO
International application number 2019JP007225
International publication number WO 2019167924
Date of international filing Feb 26, 2019
Date of international publication Sep 6, 2019
Priority data
  • P2018-032930 (Feb 27, 2018) JP
Title NEGATIVE THERMAL EXPANSION MATERIAL, COMPOSITE MATERIAL, AND METHOD FOR PRODUCING NEGATIVE THERMAL EXPANSION MATERIAL NEW_EN meetings
Abstract This negative thermal expansion material having a negative thermal expansion coefficient is characterized by being represented by Zr2-aMaSxP2O12+δ. Where, M is at least one selected from Ti, Ce, Sn, Mn, Hf, Ir, Pb, Pd, and Cr, e is 0 ≤ a < 2, x is 0.4 ≤ x ≤ 1, and δ is a value determined to satisfy the charge-neutral condition. The present invention makes it possible to provide a negative thermal expansion material, a composite material, and a method for producing a negative thermal expansion material capable of realizing cost reduction and density reduction.
Outline of related art and contending technology BACKGROUND ART
The electronic device or optical device, a fuel cell or a sensor or the like, a plurality of material are combined to form a device, as well as misalignment due to the thermal expansion problem, each of the difference in thermal expansion coefficient of the material of the peeling at the interface and leads to a serious failure such as disconnection. Therefore, thermal expansion or thermal expansion material near-zero various has been studied a technique of controlling. The invar alloy, glass, cordierite or the like, a single phase is the thermal expansion of the widely known near-zero, in consumer products and industrial products have been applied. In recent years, a low thermal expansion coefficient by a complex structure of the filler, it is difficult to control the coefficient of thermal expansion in a single tone of the low thermal expansion material has been studied. In particular, low thermal expansion at a blend ratio can be effectively cancelled, a material having a negative thermal expansion coefficient (hereinafter, also referred to as a negative thermal expansion material) and has been attracting attention as a complex.
Patent Document 1 is, as a material having a negative thermal expansion coefficient, 3 Bi1-xSbxNiO (however, x is at 0.02≦x≦0.20) is disclosed.
Scope of claims (In Japanese)[請求項1]
 Zr 2-aM aS xP 2O 12+δで表されることを特徴とする、負の熱膨張率を有する負熱膨張材料。ただし、Mは、Ti、Ce、Sn、Mn、Hf、Ir、Pb、Pd、Crから選択される少なくとも1種であり、aは0≦a<2であり、xは0.4≦x≦1であり、δは電荷中性条件を満たすように定まる値である。

[請求項2]
 前記aがa=0であり、Zr 2S xP 2O 12+δで表される、請求項1に記載の負熱膨張材料。

[請求項3]
 前記MがTiであり、前記aが0<a≦0.7である、請求項1に記載の負熱膨張材料。

[請求項4]
 前記MがCeであり、前記aが0<a≦0.4である、請求項1に記載の負熱膨張材料。

[請求項5]
 前記MがSnであり、前記aが0<a≦1である、請求項1に記載の負熱膨張材料。

[請求項6]
 前記MがMnであり、前記aが0<a≦0.2である、請求項1に記載の負熱膨張材料。

[請求項7]
 前記Sの一部がMoまたはWで置換されている、請求項1~6のいずれか一項に記載の負熱膨張材料。

[請求項8]
 前記xが、0.48≦x≦0.9である、請求項1~7のいずれか一項に記載の負熱膨張材料。

[請求項9]
 温度が100~180℃における前記負熱膨張材料の体積膨張率の絶対値が、温度が180℃よりも高い条件下における前記負熱膨張材料の体積膨張率の絶対値よりも大きいことを特徴とする、請求項8に記載の負熱膨張材料。

[請求項10]
 前記xが、0.4≦x<0.48である、請求項1~7のいずれか一項に記載の負熱膨張材料。

[請求項11]
 前記負熱膨張材料の体積膨張率が80℃以上において略一定である、請求項10に記載の負熱膨張材料。

[請求項12]
 請求項1~11のいずれか一項に記載の負熱膨張材料と、
 正の熱膨張率を有する材料と、を含むことを特徴とする複合材料。

[請求項13]
 請求項8または9に記載の負熱膨張材料と、
 正の熱膨張率を有する樹脂材料と、を含むことを特徴とする複合材料。

[請求項14]
 請求項10または11に記載の負熱膨張材料と、
 正の熱膨張率を有する金属材料と、を含むことを特徴とする複合材料。

[請求項15]
 オキシ塩化ジルコニウム八水和物と、リン酸アンモニウムと、硫酸と、を含む混合物を130℃以上の温度で水熱処理する工程と、
 前記水熱処理された後の混合物を450℃以上の温度で焼成して、Zr 2S xP 2O 12+δ(ただし、0.4≦x≦1であり、δは電荷中性条件を満たすように定まる値である)で表される負の熱膨張率を有する材料を形成する工程と、を備える、負熱膨張材料の製造方法。

[請求項16]
 オキシ塩化ジルコニウム八水和物と、リン酸アンモニウムと、硫酸と、元素Mを含む添加物と、を含む混合物を130℃以上の温度で水熱処理する工程と、
 前記水熱処理された後の混合物を450℃以上の温度で焼成して、Zr 2-aM aS xP 2O 12+δで表される負の熱膨張率を有する材料(ただし、Mは、Ti、Ce、Sn、Mn、Hf、Ir、Pb、Pd、Crから選択される少なくとも1種であり、aは0≦a<2であり、xは0.4≦x≦1であり、δは電荷中性条件を満たすように定まる値である)を形成する工程と、を備える、
 負熱膨張材料の製造方法。

[請求項17]
 前記水熱処理された後の混合物を焼成する際の温度を調整することで、前記xの値を調整する、請求項15または16に記載の負熱膨張材料の製造方法。

[請求項18]
 前記水熱処理の温度が180℃以上である、請求項15~17のいずれか一項に記載の負熱膨張材料の製造方法。

[請求項19]
 前記水熱処理された後の混合物を焼成する際の温度が900℃以下である、請求項15~18のいずれか一項に記載の負熱膨張材料の製造方法。
  • Applicant
  • ※All designated countries except for US in the data before July 2012
  • TOKYO INSTITUTE OF TECHNOLOGY
  • Inventor
  • ISOBE Toshihiro
  • HAYAKAWA Yuko
  • ADACHI Yuri
  • UEHARA Ryosuke
IPC(International Patent Classification)
Specified countries National States: AE AG AL AM AO AT AU AZ BA BB BG BH BN BR BW BY BZ CA CH CL CN CO CR CU CZ DE DJ DK DM DO DZ EC EE EG ES FI GB GD GE GH GM GT HN HR HU ID IL IN IR IS JO JP KE KG KH KN KP KR KW KZ LA LC LK LR LS LU LY MA MD ME MG MK MN MW MX MY MZ NA NG NI NO NZ OM PA PE PG PH PL PT QA RO RS RU RW SA SC SD SE SG SK SL SM ST SV SY TH TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN ZA ZM ZW
ARIPO: BW GH GM KE LR LS MW MZ NA RW SD SL SZ TZ UG ZM ZW
EAPO: AM AZ BY KG KZ RU TJ TM
EPO: AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR
OAPI: BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW KM ML MR NE SN ST TD TG
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