2024-09-05 北海道大学,東京大学,豊橋技術科学大学,東京都立大学,広島大学,高輝度光科学研究センター
ポイント
●塩化物におけるマルテンサイト変態の発見。
●相変態による機械的な性質の劇的な変化の提案。
●非酸化物における機械的性質の変換指針。
概要
北海道大学大学院工学研究院の三浦 章准教授、忠永清治教授、同大学大学院総合化学院修士課程（研究当時）の牧紘太郎氏、東京大学の村岡恒輝助教、豊橋技術科学大学の引間和浩助教、東京都立大学の水口佳一准教授、広島大学の森吉千佳子教授、大阪公立大学の中島 宏特任准教授、科学技術振興機構の大池広志研究員、ミシガン大学のスンウェンハオ助教らの研究グループは、三元系ナトリウム塩化物であるNa3YCl6のマルテンサイト変態とその特異的な柔らかさを発見しました。
塩化ナトリウム（NaCl）などの塩化物はイオン結晶であり、一般的には脆い機械的性質を備えています。機械的性質は結晶構造中の結合様式に依存するため、機械的性質を大きく変えることは困難と考えられていました。本研究では、単斜晶と菱面体晶の構造を持つ塩化物であるNa3YCl6において、応力によって大きな体積膨張を伴う単斜晶から菱面体晶へのマルテンサイト変態を発見し、その結晶相の変態によって特異的な柔らかさを発現することを提案しました。マルテンサイト変態は結晶相が別の相へ変化する相転移の一種であり、鉄鋼材料や部分安定化ジルコニアの機械的特性を向上させることが知られています。本研究でのマルテンサイト変態と特異な機械的性質は、約半世紀前に発見されて現在実用化されている部分安定化ジルコニアの相変態と機械的特性の変化に類似しており、これまで着目されてこなかった非酸化物材料の機械的特性を向上させる新たな指針を提供します。
なお、本研究成果は2024年9月1日（日）公開のJournal of the American Chemical Societyに掲載されました。
論文名：Stress-Induced Martensitic Transformation in Na3YCl6（応力によって引き起こされるNa3YCl6のマルテンサイト相変態）
URL：https://doi.org/10.1021/jacs.4c09476
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Na3YCl6の相変化。
異方的な圧力によって単斜晶（Monoclinic）から菱面体晶（Rhombohedral）へ相変化する。
密度の高い単斜晶が相変化することで、非常に柔らかい機械特性を示すことを提案した。
