機能材料

次世代エネルギーの鍵を握る「イオン伝導性材料」

Niterraグループは、セラミックスの結晶格子内を特定のイオンが高速で移動することで電気が流れる「イオン伝導性材料」を開発しています。

• 1.酸素イオン伝導体（酸化物系）
  結晶格子内を酸素イオンが移動します。長年培った技術を活かし、酸素センサや次世代の発電装置であるSOFC（固体酸化物形燃料電池）の性能向上に貢献します。
• 2.リチウムイオン伝導体
  結晶格子内をリチウムイオンが移動します。全固体電池などの「固体電解質」として利用することで、電池の長寿命化や安全性の確保、エネルギー密度の向上といった課題を解決します。

<Niterraグループでの活用例>
酸素センサ用固体電解質材料

ジルコニア（ZrO₂）のZr⁴⁺をY³⁺で置換する原子価制御技術で材料中に酸素イオン（O₂₋）空孔を生成させ、高い酸素イオン伝導性を実現した材料です。特にアルミナ部材との接合構造を必要とする酸素センサでは、アルミナ並みの低熱膨張率を兼ね備えています。

Liイオン電池用固体電解質材料

Niterraグループの「LLZO（リチウム・ランタン・ジルコネート）」は、酸化物系で世界トップクラスのリチウムイオン伝導性を誇る固体電解質材料です。結晶格子中のリチウム（Li）の一部をマグネシウム（Mg）へ置換してイオンの通り道となる「隙間」を作り、さらにランタン（La）をストロンチウム（Sr）へ置換することで結晶の格子間隔を広げました。
この独自の結晶構造制御が、リチウムイオンの高速移動を可能にします。提供形態は扱いやすい粉末状で、次世代の全固体電池用として活用でき、バッテリーの長寿命化や安全性向上に大きく貢献します。素材の力を引き出す原子レベルの設計で、蓄電デバイスの新たな可能性を切り拓きます。

金属のような通電性をセラミックスで実現「電子伝導性材料」

金属のような導電性を備えた「電子伝導性材料」は、絶縁体であるセラミックスの電子や正孔（ホール）が移動することで電気を流します。一般的に、酸化物（TiO₂やZnO）は格子欠損や不純物で電子や正孔がキャリアとなり、半導体として機能します。一部の窒化物（TiNなど）や炭化物（SiCなど）も導電性を示します。

LaNiFeO₃系導電材料
Niterraグループでは、金属が酸化・劣化しやすい高温環境下でも安定した導電性を維持し、優れた耐久性を発揮する材料を開発しています。

LaNiFeO₃系導電材料

高温環境で使用されるジルコニア酸素センサに電極およびリードの材料として使われるLaNiFeO₃系導電材料は、高温下でも安定しており、また基材であるジルコニアセラミックスと熱膨張率が近いため、熱による劣化や剥離を抑えられるのが特徴です。

セラミックスの電荷の偏りを制御する「誘電性・圧電性材料」

誘電体は電気を通さない「絶縁体」の一種で、外部から電圧（電場）をかけた際に内部で電荷がわずかに偏る（分極する）性質を持っています。この特性から、チタン酸バリウム（BaTiO₃）やチタン酸ストロンチウム（SrTiO₃）などが、コンデンサや絶縁体として電子回路に広く用いられます。

誘電体の中でも、外部からの圧力で電圧が発生し（正圧電効果）、逆に電圧をかけると変形する（逆圧電効果）性質を持つ材料を圧電体と呼びます。代表的な材料にはチタン酸ジルコン酸鉛（PZT）などのセラミックスがあり、その変換機能を活かして超音波センサやアクチュエータ、着火装置などに活用されています。

ノックセンサ用圧電材料

チタン酸ジルコン酸鉛（Pb(Zr,Ti)O₃）を基材とした、高出力かつ高温安定性に優れた圧電材料です。独自の組成制御により、圧電定数d₃₃が340pC/N以上という高出力と、過酷な環境に耐える高温安定性を両立しました。ノックセンサ素子に使用することで、センサ自体の軽量化と耐久性の向上に大きく貢献します。

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