2025年 | プレスリリース?研究成果
金属ナトリウム蒸気を利用した半導体セラミックスの低温焼結技術を開発 ―従来法よりも500 °C低温で相対密度90%以上を達成―
【本学研究者情报】
〇多元物质科学研究所
助教 細野 新
教授 山田 高広
【発表のポイント】
- チタン酸バリウム（叠补罢颈翱3）の粉末成形体（注1）を少量の金属ナトリウムと共に加热すると、緻密な半导体セラミックス（相対密度（注2）96%以上）が従来法よりも500°C 低い、700?800 °Cで得られる現象を発見しました。
- 加热时に発生するナトリウムの蒸気が、迁移金属イオン（罢颈4+）の还元と、焼结促进の両方の作用をもたらすことを明らかにしました。
【概要】
チタン酸バリウム（叠补罢颈翱3）は、主要なセラミックス电子材料であり、半导体や诱电体（絶縁体）として幅広く利用されています。
东北大学多元物质科学研究所の细野新助教と山田高広教授の研究グループは、叠补罢颈翱3の粉末成形体を、金属ナトリウム片と共にステンレス鋼製の容器に封入し加熱することにより（図1）、従来法（約1300 °C）よりも大幅に低い700?800 °Cの低温で、電気抵抗率の低下を伴いながら緻密に焼結（注3）する现象を発见しました。この手法では、ナトリウム蒸気がステンレス钢製容器内の叠补罢颈翱3を均一に焼结させるため、一度の加热処理で20个以上のセラミックスを作製することが可能です。さらに、セラミックス中の粒子の形态は加热条件により制御可能であり、焼结温度と保持时间により粒子のサイズや形状が変化することが分かりました（図2）。
本研究は、材料の半导体化と焼结を低温で达成することで、セラミックス製造コストの低减につながるとともに、チタン酸バリウム以外の様々な材料の焼结への応用が期待されます。
本研究成果は、2025年12月16日付けで、米国セラミックス協会の学術誌Journal of the American Ceramic Societyに掲載されました。
図1. 焼結実験用の試料容器内の模式図
【用语解説】
注1. 粉末成形体： 加圧により、粉末を所望の形状に成形したもの。
注2. 相対密度：セラミックス等の緻密さを示す指標。空隙がまったく無い場合の相対密度は100%。
注3. 焼結：セラミックスや金属の粉末を緻密に焼き固めるプロセス。
【论文情报】
タイトル：Low-temperature sintering of BaTiO3-based semiconducting ceramics using sodium vapor
著者：細野 新*、山田 高広
*責任著者：東北大学 多元物質科学研究所 助教 細野 新
掲載誌：Journal of the American Ceramic Society
顿翱滨：
问い合わせ先
（研究に関すること）
東北大学 多元物質科学研究所
助教 細野 新（ほその あきら）
TEL: 022-217-5814
Email: akira.hosono.a7*tohoku.ac.jp
（*を蔼に置き换えてください）
（报道に関すること）
東北大学 多元物質科学研究所 広報情報室
TEL: 022-217-5198
Email: press.tagen*grp.tohoku.ac.jp
（*を蔼に置き换えてください）
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