R-14
2019

ナノドメイン構造を利用した
遮熱コーティング材料の低熱伝導化

従来の遮熱コーティング（TBC）開発においては、耐熱性に優れ、かつ結晶学的に隙間の多い構造を有する酸化物を対象にして、原子レベルのフォノン散乱による低熱伝導化が検討されてきた。しかし、より大きなスケールでのフォノン散乱の効果については全く注目されてこなかった。

カチオン欠損ペロブスカイト型酸化物（RTa₃O₉）に対して、第一原理分子動力学計算による局所構造解析により、ナノレベルのドメイン形成が期待されるR元素種を絞り込むとともに、選択した酸化物を作製し構造解析と熱伝導性を評価することで、低熱伝導化に寄与するRTa₃O₉の結晶構造因子を抽出

結晶内のナノドメイン形成によるTBC素材の低熱伝導化は“世界初”

・	第一原理分子動力学計算により、Rイオン半径が小さいものほどTaO₆八面体の傾斜が大きくなることを予測
・	TaO₆八面体が交互に傾斜、かつ、正方晶系であるときにナノドメインを形成
・	高温において上記結晶構造因子を満足するRTa₃O₉ （R:Yb、Y）は、現行TBC素材を凌駕する低熱伝導性を発現

実験方法：第一原理分子動力学計算、熱伝導率･線膨張特性の評価、リートベルト解析

RTa₃O₉におけるR-O結合距離（RO-TaO₂面間）
の分布（第一原理分子動力学計算）

RTa₃O₉の熱伝導率の温度依存性

航空機エンジン、ガスタービン等の遮熱コーティング材料

謝辞

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本研究は、防衛装備庁H30年度安全保障技術研究推進制度委託事業の一環として実施したものである。

新時代の扉を開く革新的・材料開発／解析技術