第１０章焼結体の構造焼結体の構成：粒子、粒界、気孔焼結体の物性を左右する微細構造パラメーター： ◆ 粒子、粒界、気孔の量、大きさ、それらの組織中での幾何学的分布 ◆ 不純物（原料、添加剤から）は粒界や表面に偏析する場合が多い。焼結体の構造模式図 10.1 粒界単結晶、ガラス体に粒界が存在しない。粒界：結晶方位の異なる二つ以上の粒子の間にあって、粒内の原子配列の規則性や電子のポテンシャルなどに不連続を生じる領域である。粒界の厚み：温度、時間、雰囲気、原子の移動度に依存する。粒界の一般的な性質： (1).原子、イオンの粒界拡散は粒内より一般的に速い。 (2).粒界の融点は粒子より一般に低い。 (3).不純物が偏析または局在しやすい。 (4).電磁気的、機械的、光学的性質が粒子と異なる。 (5).電子の捕獲中心が多く存在し、ポテンシャルバリアーが形成されやすい。１．ZnO- Bi2O3系バリスター電流—電圧の非線形性を示す低抵抗n型半導体であるZnOが粒子で、粒界層がBi2O3という微細構造をもった焼結体である。２．BaTiO3焼結体（チタン酸バリウム）抵抗発熱体キュリー温度を境に、低温側で低抵抗、高温側で高抵抗になる。 PTC（positive temperature coefficient）効果必要条件：粒子：強誘電性の半導体；粒界：絶縁体３．窒化ケイ素Si3N4 ガスタービンなどの高温機械材料（耐摩耗性、耐熱衝撃性、耐酸化性）バリスター 10.2気孔開気孔：表面まで通じたもの閉気孔：孤立したもの燒結過程に伴って開孔→閉孔気孔率（porosity）（体積分率）全気孔率：開気孔率＋閉気孔率気孔の存在：マイナス要因になる場合が多い＊電気的には気孔部分が高抵抗になる＊機械的強度低下をもたらす＊光学的な散乱中心として働く＊熱伝導を阻害する 10.3結晶粒＊大きさと分布は重要である。粒子の成長を抑えると、微細な結晶粒子の集合になる。（異常粒成長もある。）＊結晶軸の向き具合で、誘電体や磁性体などの性質が異なる。配向度：大きい：ある方向に結晶軸がそろった場合小さい：結晶軸が無秩序に分布している。第１１章多孔体材料多孔体材料：細孔（空隙）の性質を最大限に生かす目的で作られた材料 11.1多孔体の機能第１種：細孔量、細孔表面積が大きいことが必要条件第２種：細孔の分布と形状が本質的に問題となる 11.2触媒担体触媒を担持させ、触媒の活性や選択性、耐熱性などの機能向上表面積大きなセラミックス多孔体：SiO2、Al2O3ゼオライト、活性炭など細孔分布は広く、不均一である。ゼオライト：狭い細孔分布をもつ：結晶構造に大きな空洞が存在するためである。ゼオライト 11.3多孔質ガラスホウケイ酸アルカリガラスは熱処理によってアルカリホウ酸組成、SiO2組成それに酸を加えると⇒SiO2の骨格を残す⇒多孔質ガラス 10〜数千Åに変化させることができる。応用：フィルター：分子を分ける（H2-H2S）多孔質ガラス 11.4軽量体建築材料：気泡コンクリート、軽量骨材、泡ガラス建材、各種バルーン、フライアッシュなど軽量以外：断熱性、耐熱性、吸音性気泡の大きさ：Å〜mmまで形状も様々である。 ALCコンクリート板（Autoclaved Lightweight Concrete） 11.5多孔質金属材料電極材料、フィルター、耐磨耗など粒界ガラス相セラミックフォーム炭素バルーン