固体材料の熱膨張:メカニズムと制御・測定の要点

固体材料の熱膨張制御を行う際に必要となる材料学的基礎を修得します。無機固体を中心に、固体の成り立ちや熱膨張をはじめとする物理的性質、熱膨張の評価法を解説します。 　金属や樹脂など様々な材料の熱膨張を制御する目的で、「温めると縮む」負熱膨張材料を熱膨張抑制剤として含有する複合材料が検討されています。この負熱膨張材料については、近年進展がめざましく、従来材料の数倍から十倍大きな負熱膨張を示す新規材料も見つかっています。これら負熱膨張材料について、その材料群とメカニズムを詳しく紹介します。また、これら負熱膨張材料を熱膨張抑制剤として含有する熱膨張可変複合材料について、実例をもとに、材料設計に必要な複合則や複合化で実現される機能、今後の課題などを解説します。

1. 固体の熱膨張
   1. 固体の成り立ちと物理的性質
      1. 結晶とその電子状態
      2. 固体の物理的性質
   2. 格子振動と熱膨張
      1. 結晶における格子振動
      2. 熱膨張の起源
      3. 熱膨張の評価
2. 負の熱膨張: その機構と材料
   1. 強固な共有結合
      1. 珪素酸化物群
      2. タングステン酸ジルコニウム
      3. シアン化物
   2. 電荷移動
      1. ペロフスカイト型ビスマスニッケル酸化物
   3. 磁気体積効果
      1. インバー合金
      2. 逆ペロフスカイト型マンガン窒化物
   4. 強誘電性
      1. ペロフスカイト型チタン酸化物
3. 固体材料の熱膨張制御
   1. 複合則
      1. ROMとTurnerの極限
      2. より実際的なモデル
      3. 複合材料における熱膨張: 実例
   2. 負熱膨張材料による熱膨張制御
      1. 金属複合材料
      2. 樹脂複合材料
      3. マンガン窒化物を用いた熱膨張可変複合材料
• 質疑応答