セラミックスの放射率制御に向けた希土類ドープ釉薬のコーティング手法に関する研究

摘要

熱光起電力発電システムの高効率化に向けては，発電に寄与する1～2μmのふく射を選択的に放射するエミッターの開発が不可欠である．このため，1～2μmに強い放射帯を持つ希土類元素を含む酸化物膜を，セラミックスにコーティングすることが研究されてきた．しかし，この種のエミッターでは，希土類酸化物自体が脆く，基板とも剥離しやすいなど，実用面で問題があった．そこで著者らは，安定した強固な膜である陶磁器の釉薬に注目し，希土類元素をドープした釉薬をセラミックスにコーティングすることを試みた．これまでに，エルビウム（Er）をドープした石灰釉をアルミナ基板上に形成し，加熱時に選択放射性が得られることを確認した．また，Erのドープ濃度をはじめとするコーティング条件によって，膜の性状が著しく変化することが判明した．本研究では，Erを多く含有し，かつ薄い膜を実現させる場合に適切な組成の範囲について検討を行った．さらに，膜性状に影響を及ぼす因子およびその物理的なメカニズムについて考察したので報告する．