熱膨張の反対語＝負膨張

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３～４年前のニュースですが、「温度が上がると縮む新物質を発見」と云う記事を見つけたので、
記録(メモ)しておきます。


四～五昔前に、「バイメタル」と云う言葉を知りました。

　バイメタル(Bi-metallic strip)とは、熱膨張率が異なる2枚の金属板を貼り合わせたものである。
　温度の変化によって曲がり方が変化する性質を利用して、温度計や温度調節装置などに利用されている。
　18世紀にジョン・ハリソン（John Harrison）という時計職人によって発明されたらしい。

と Wiki にあります。


つまり、昔々に「熱膨張」と云う現象があることを知りました。
今でも、熱すると“膨張”するだけだと思っていました。

しかし、これに対して、反対の負膨張(縮むこと)があったのですね。


「独立行政法人理化学研究所（理研）」が平成17年12月13日にプレス発表したものあるいは、
「独立行政法人科学技術振興機構（ＪＳＴ）」が平成17年12月13日にプレス発表したものです。

以下に、共同発表文から、一部を引用します。

　通常、物質は温度が上昇すると体積が大きくなります。
これが「熱膨張」で、グラスに熱湯を注ぐと割れることなど、生活になじみの現象です。
　ところが、ごく希に、温度が上昇すると逆に体積が小さくなることもあります。
これは「負膨張」と呼ばれ、身近には氷が水になると体積が小さくなる例があります。
竹中先任研究員らは、「逆ペロフスカイト」と呼ばれる構造をもつマンガンの窒化物が、
構成元素の亜鉛、ガリウムや銅の一部をゲルマニウムで置き換えると、
室温付近で大きな負膨張を示すことを発見しました。

　負膨張物質は、材料の熱膨張を抑制・制御できるため、温度による形状の変化を極端に嫌う
精密光学部品はじめ各種精密デバイスに利用される他、
最近ではファイバー・グレーティングと呼ばれる光フィルターの性能安定化に貢献するなど、
様々な分野で活躍しています。
　しかし、これまで実用の負膨張材料は、タングステン酸ジルコニウムなど
ほんの数例に限られていました。
　今回発見された新しい負膨張材料は、既存の負膨張材料に比べ、
温度変化に対する負膨張の割合が数倍大きいという著しい特長を持ちます。
　この他、負膨張が均一（等方的）であるため、温度の上昇・下降を繰り返しても
欠陥や歪みが入りにくく、動作が安定していることや、
熱伝導が良い、硬い、などの優れた性質を持ち、今後広汎な利用が期待されます。


　線膨張率とは、熱膨張の度合いを示す指標の一つで、
基準温度に対して体積がどのくらい変化するかを表します。
線膨張率が右下がりとなれば、温度とともに体積が小さくなることを意味します。
　これまでのところ線膨張係数（線膨張率の傾き）で－３～－２５マイクロ/℃の
範囲で制御できています。ゲルマニウム置換量を増せば、負膨張の度合いは小さくなる
傾向があることを見つけており、究極的には、混合物でなく単一物質として、
温度を変化させても体積が変化しない「ゼロ膨張」材料が作製できると期待されます。


以上です。

何かの参考になりましたでしょうか。　



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