名古屋大学研究生院工学研究科的竹中康司教授等人与公益财团法人神奈川科学技术学院的酒井雄树研究员的研究小组，最近发现了一种遇热就会收缩（负热膨胀）的新型材料。负热膨胀材料是一种在精密仪器等领域中作为控制热膨胀的材料使用的重要物质，而这种热膨胀是产生影响功能的形变的原因。本次发现的材料，不仅其体积收缩率在迄今为止的负热膨胀材料中是最高的，而且具有在包括室温的广泛温度范围内可收缩的特点。期待通过使用此新型材料，能够使精密仪器和热电转换系统等性能稳定以及延长寿命等。

作为负热膨胀材料，有β-锂霞石（β-eucryptite）以及钨酸锆（Zirconium tungstate）等材料，其中，实际上使用的是特别廉价的β-锂霞石。然而，β-锂霞石的体积收缩率很小只有1.7％。近几年来，发现了多种通过相变（注）现象表现出负热膨胀的材料，但这些材料虽然体积收缩率要大于β-锂霞石，却具有表现负热膨胀的温度范围窄的缺点。

因此，研究小组为了能够创造出在较宽的温度范围内表现较大负热膨胀的材料，对各种各样的材料进行了反复研究。研究结果发现，如果减少层状钌氧化物陶瓷的含氧量，则其在72℃～-138℃的温度范围内可表现出较大的负热膨胀。体积收缩率的最大值为6.7％，是迄今为止所知悉负热膨胀材料最大值的二倍以上。此外还发现用铁替换了一部分钌的材料，其表现负热膨胀的温度范围也变大。

研究小组认为负热膨胀变大的原因是，钌氧化物是一种由晶粒与间隙组成的结构体，随着温度的上升晶粒变形，并且间隙变小，从而整体体积变小。研究小组声称:“迄今为止难以抑制的塑料等热膨胀率大的材料的热膨胀得以控制。此外，对于在像宇宙空间那样严酷的环境中工作的仪器控制热膨胀也变为可能，其用途将会得到进一步扩宽”。

（注释）当温度、压力等特定的值达到临界时，物质的物理状态发生变化的现象。

钌氧化物陶瓷的材料组织与负热膨胀的示意图。
　　温度上升导致晶粒变形以及间隙变小，从而整体体积变小。

（来自：名古屋大学发布的新闻稿）

文/客观日本编辑部