第1編 基礎 |
第1章 ホウ素の物性と特徴 |
1 ホウ素固体の物理的性質[宇野良清,木村 薫] 3 |
1.1 ホウ素原子などの基礎データ 3 |
1.2 結晶構造 3 |
1.2.1 α菱面体晶 3 |
1.2.2 β菱面体晶 4 |
1.2.3 α正方晶 5 |
1.2.4 β正方晶 5 |
1.3 ホウ素正20面体クラスターの特性 7 |
1.4 β菱面体晶の物性 11 |
1.4.1 基礎物性 11 |
1.4.2 ド-ピングサイト(結晶構造の空隙) 11 |
1.4.3 電気物性 11 |
1.4.4 光物性 20 |
1.4.5 磁気特性 23 |
1.4.6 メスバウアー効果 24 |
1.4.7 バンド構造 24 |
1.5 その他の結晶について 25 |
1.5.1 α菱面体晶 25 |
1.5.2 アモルファス固体 25 |
2 ホウ素固体の化学的性質[宇野良清,木村 薫] 29 |
2.1 ホウ素の原子価 29 |
2.2 水素との反応 30 |
2.3 ハロゲン元素・ハロゲン化物との反応 30 |
2.4 酸素・酸化物との反応 31 |
2.5 硫黄,硫化物およびセレンとの反応 31 |
2.6 窒素,リン,ヒ素との反応 31 |
2.7 金属との反応 34 |
3 高圧における固体ホウ素の性質[白井光雲] 34 |
3.1 はじめに 34 |
3.2 ホウ素結晶の性質 34 |
3.2.1 ホウ素固体の多形の安定性 34 |
3.2.2 弾性的性質 36 |
3.2.3 フォノンの性質 38 |
3.3 ボロン結晶の高圧での性質 41 |
3.3.1 ボロンの相図,相転移 41 |
3.3.2 超伝導 43 |
第2章 ホウ化物の種類と特性 |
1 ホウ化物の構造 49 |
1.1 二元系金属ホウ化物の構造[東以和美] 49 |
1.1.1 はじめに 49 |
1.1.2 構造の特徴 49 |
1.1.3 金属に富むホウ化物MxBy(y/x≦2)の構造 50 |
1.1.4 CrB型構造 51 |
1.1.5 AlB2型構造 51 |
1.1.6 ThB4型構造 52 |
1.1.7 CaB6型構造 53 |
1.1.8 UB12型構造 53 |
1.1.9 おわりに 54 |
1.2 B12正20面体結晶の構造[東以和美] 55 |
1.2.1 はじめに 55 |
1.2.2 α-菱面体ホウ素 56 |
1.2.3 β-菱面体ホウ素 56 |
1.2.4 α-正方晶ホウ素 58 |
1.2.5 β-正方晶ホウ素 59 |
1.2.6 AlB10/AlC4B24 60 |
1.2.7 YB66 61 |
1.2.8 NaB15 62 |
1.2.9 BeB3 62 |
1.2.10 B12正20面体結晶中の電子密度分布 63 |
1.2.11 おわりに 63 |
1.3 三,四元系希土類多ホウ化物の結晶構造[田中髙穗] 65 |
1.3.1 はじめに 65 |
1.3.2 YB41Si1.2 65 |
1.3.3 ホモロガス希土類多ホウ化物相 67 |
1.3.4 Si-Si結合を含む希土類多ホウ化物 68 |
1.3.5 Sc-B-C三元系 69 |
1.3.6 おわりに 75 |
2 ホウ化物の磁性[森 孝雄] 77 |
2.1 はじめに 77 |
2.2 金属型ホウ化物 77 |
2.2.1 MB2(M=希土類,遷移金属) 77 |
2.2.2 RB2C2 78 |
2.2.3 RNi2B2C 79 |
2.2.4 RB4 80 |
2.2.5 RAlB4(YCrB4型化合物) 81 |
2.2.6 RB6 82 |
2.2.7 CaB6(SrB6)とCaB2C2において報告された高温強磁性 84 |
2.2.8 RB12 85 |
2.3 絶縁体型ホウ化物 86 |
2.3.1 絶縁体ホウ化物の磁性の導入 86 |
2.3.2 RB66 86 |
2.3.3 RB50(RB44Si2) 87 |
2.3.4 RB25 and RAlB14 89 |
2.3.5 ホモロガスなRB15.5CN(RB17CN),RB22C2N,RB28.5C4(2次元的スピングラス系) 90 |
2.3.6 RB18Si5(R1.8B36C2Si8)3次元長距離秩序系 93 |
2.4 おわりに 94 |
3 金属ホウ化物[石沢芳夫] 97 |
3.1 はじめに 97 |
3.2 金属六ホウ化物 97 |
3.2.1 金属六ホウ化物の種類と性質 97 |
3.2.2 LaB6の基本的性質 98 |
3.3 金属二ホウ化物 102 |
3.4 金属四ホウ化物 105 |
4 ホウ素水素化物[須田精二郎] 109 |
4.1 はじめに 109 |
4.2 ホウ素水素化物における水素の4状態 109 |
4.3 水素化ホウ素化合物の水素貯蔵材料として求められている要件 110 |
4.3.1 ボロハイドライドの加水分解による利用 110 |
4.3.2 ボロハイドライドの電気化学的な利用 111 |
4.3.3 ボロハイドライドの熱分解による利用 112 |
4.4 NaBH4の製造法 113 |
4.4.1 NaBH4の特徴 113 |
4.4.2 NaBH4製造プロセス(従来法) 113 |
4.4.3 NaBH4製造プロセス(新プロセス) 114 |
4.5 ホウ素水素化物原料としてのホウ砂資源 116 |
4.6 “使用済み燃料”としてのメタホウ酸ナトリウムの回収と再生 117 |
4.7 おわりに 118 |
5 窒化ホウ素[中村勝光] 123 |
5.1 窒化ホウ素とは 123 |
5.2 六方晶窒化ホウ素(Hexagonal Boron Nitride,hBN) 124 |
5.2.1 粉末・バルク 124 |
5.2.2 hBN薄膜 125 |
5.2.3 熱分解窒化ホウ素(Pyrolytic BN,pBN) 130 |
5.3 立方晶窒化ホウ素(Cubic Boron Nitride,cBN) 132 |
5.3.1 cBN結晶・焼結体 132 |
5.3.2 cBN薄膜 133 |
5.4 5hBN 135 |
5.5 まとめ 136 |
6 酸化ホウ素[伊藤秀章] 140 |
6.1 はじめに 140 |
6.2 酸化ホウ素の種類と一般的性質 140 |
6.3 酸化ホウ素の結合様式,結晶構造及び特性 141 |
6.3.1 三酸化二ホウ素(B2O3) 141 |
6.3.2 酸化ホウ素(BO)x 142 |
6.3.3 酸化二ホウ素(B2O) 142 |
6.3.4 酸化六ホウ素(B6O) 142 |
6.3.5 その他の高ホウ素酸化物 149 |
6.4 おわりに 150 |
第3章 ホウ素・ホウ化物の製造方法[宍戸統悦,岡田 繁] |
1 ホウ素の製造方法 151 |
1.1 はじめに 151 |
1.2 ホウ素鉱物 151 |
1.3 各種のホウ素製造法 153 |
1.4 ホウ素の純化 155 |
1.5 ホウ素同位体の分離抽出 156 |
2 ホウ化物の製造方法 156 |
2.1 はじめに 156 |
2.2 固相反応によるホウ化物合成法 157 |
2.2.1 元素同士の直接反応 157 |
2.2.2 金属酸化物とホウ素との反応 157 |
2.2.3 金属酸化物とホウ素の混合物の炭素共存下による還元 157 |
2.2.4 真空下における金属酸化物の炭化ホウ素による還元 157 |
2.2.5 金属酸化物と無水ホウ酸の混合物の炭素による還元 158 |
2.2.6 メカノケミカル合成と熱処理の組み合わせによる方法 158 |
2.3 液相を介するホウ化物合成法 158 |
2.3.1 直接溶融法 158 |
2.3.2 溶融塩浴からの電析 159 |
2.3.3 電解ホウ化物被覆法 159 |
2.3.4 浸ホウ処理法 160 |
2.3.5 溶融金属フラックス法 160 |
2.4 気相を介するホウ化物の合成 166 |
2.5 ホウ化物の純化 167 |
第2編 応用 |
第1章 エレクトロニクス分野への応用 |
1 炭化ホウ素セラミックスの熱電性能[後藤孝] 173 |
1.1 はじめに 173 |
1.2 B4Cの構造と熱電性能 173 |
1.3 B4C基共晶コンポジットの微細構造と熱電性能 177 |
1.4 おわりに 182 |
2 電子材料としてのホウ素化合物半導体薄膜[熊代幸伸] 184 |
2.1 はじめに 184 |
2.2 電子デバイス材料 184 |
2.2.1 Si/BPヘテロ接合 185 |
2.2.2 Si/BP/Si二重ヘテロ接合 186 |
2.2.3 p・nBP/Si素子 187 |
2.2.4 金属-BPショットキー障壁接合 188 |
2.3 エネルギー変換材料 189 |
2.3.1 光・電気変換材料 189 |
2.3.2 熱・電気変換材料 190 |
2.4 おわりに 194 |
3 熱陰極材料[石沢芳夫] 197 |
3.1 電子放射現象 197 |
3.2 熱電子放射現象 198 |
3.3 ホウ化ランタン(LaB6)熱陰極材料 199 |
3.3.1 LaB6単結晶熱陰極の特徴 200 |
3.3.2 LaB6単結晶電子銃と用途 202 |
4 ホウ素ドープダイヤモンド[高野義彦] 204 |
4.1 はじめに 204 |
4.2 人工合成ダイヤモンド 206 |
4.3 半導体としてのダイヤモンド 206 |
4.4 金属的性質のダイヤモンド 207 |
4.5 超伝導ダイヤモンド 208 |
4.6 おわりに 210 |
5 放射光軟X線分光素子[田中髙穂] 212 |
5.1 はじめに 212 |
5.2 単結晶育成 213 |
5.3 分光特性 215 |
5.4 まとめ 218 |
第2章 エネルギー分野への応用 |
1 エネルギー利用を目指した水素化ホウ素化合物(ボロハイドライド)[李 海文,松尾元彰,中森裕子,折茂慎一] 221 |
1.1 はじめに 221 |
1.2 高密度水素貯蔵材料としての水素化ホウ素化合物 221 |
1.2.1 水素貯蔵技術 221 |
1.2.2 水素化物を用いた水素貯蔵 222 |
1.2.3 水素化ホウ素化合物を用いた水素貯蔵 224 |
1.3 水素化ホウ素化合物に対するマイクロ波技術の適用 228 |
1.4 水素化ホウ素化合物を用いた中性子遮蔽材料 229 |
1.5 まとめと展望 229 |
2 熱電変換材料[武田雅敏,森 孝雄] 231 |
2.1 はじめに 231 |
2.2 熱電特性 231 |
2.3 β菱面体晶ホウ素,炭化ホウ素の熱電特性 232 |
2.4 金属六ホウ化物の熱電特性 236 |
2.5 RB50型化合物(ホウケイ化物) 239 |
2.6 ホモロガスなR-B-C(N)系 241 |
3 ホウ素化合物超電導材料[村中隆弘] 245 |
3.1 はじめに 245 |
3.2 二元素系遷移金属ホウ素化合物の種類と超伝導体 245 |
3.3 三元素系遷移金属ホウ素化合物と超伝導体 245 |
3.4 MxBy化合物(y/x<2) 247 |
3.5 MxBy化合物(2≦y/x<6) 247 |
3.5.1 構造 247 |
3.5.2 超伝導 248 |
3.5.3 MgB2のTc上昇へのアプローチ 248 |
3.6 MB6,MB12化合物 251 |
3.7 おわりに 252 |
4 核融合炉材料[菅井秀郎] 255 |
4.1 核融合炉におけるプラズマ・壁相互作用の課題 255 |
4.2 ボロニゼーションの誕生と普及 256 |
4.3 デカボランの採用 257 |
4.4 ボロン膜の堆積速度 258 |
4.5 ボロン膜の水素濃度 258 |
4.6 ボロン薄膜の膜厚分布 261 |
第3章 産業用途 |
1 ボロンナイトライドの応用[川崎 卓] 264 |
1.1 はじめに 264 |
1.2 ボロンナイトライドの基本特性 264 |
1.2.1 結晶構造 264 |
1.2.2 熱的性質 265 |
1.2.3 化学的性質 265 |
1.2.4 電気的性質 265 |
1.3 ボロンナイトライドの実用特性 265 |
1.3.1 高温固体潤滑性(固体潤滑剤) 265 |
1.3.2 高熱伝導性(高熱伝導性フィラー) 266 |
1.3.3 易加工性(各種成形物) 267 |
1.4 ボロンナイトライドの使用形態 267 |
1.4.1 固体潤滑剤 267 |
1.4.2 高熱伝導性フィラー 269 |
1.4.3 成形物 269 |
1.4.4 その他 271 |
2 ボロンカーバイド(B4C)の応用[進野寛則] 272 |
2.1 B4Cの歴史と製造方法 272 |
2.2 物理的な特性 272 |
2.3 化学的な特性 273 |
2.4 B4Cの用途 274 |
2.4.1 耐火物の酸化防止剤 274 |
2.4.2 研削材や研磨材として 274 |
2.4.3 熱中性子の吸収材 275 |
2.4.4 熱処理用薬品 276 |
2.4.5 他のホウ化物製造の原料 276 |
2.4.6 B4C焼結品の原料 277 |
2.4.7 その他の用途 277 |
3 ガラス用途[矢野哲司] 279 |
3.1 はじめに 279 |
3.2 電気用ガラス 279 |
3.3 ハンダガラス(低融ガラス) 280 |
3.4 ディスプレイ用ガラス基板 281 |
3.5 理化学用ガラス/耐熱ガラス 282 |
3.6 光学ガラス 283 |
3.7 繊維用ガラス 284 |
3.8 放射性廃棄物固化ガラス 285 |
3.9 おわりに 286 |
4 非晶質薄帯[佐藤有一] 287 |
4.1 はじめに 287 |
4.2 非晶質薄帯とは 287 |
4.3 非晶質薄帯の主な成分 289 |
4.4 非晶質薄帯の製造方法 291 |
4.5 非晶質薄帯の主な産業用途 293 |
4.5.1 軟磁性材料 293 |
4.5.2 液相拡散接合用インサート材 294 |
5 ホウ化物系セラミックス[西山勝廣,内海重宜] 296 |
5.1 はじめに 296 |
5.2 ホウ化物系セラミックスの種類と性質 296 |
5.3 ホウ化物系セラミックスの焼結製 299 |
5.4 TiB2およびZrB2 302 |
5.5 B4C-TiB2,TiB2-CeB6およびTiB2-W2B5 304 |
6 ホウ化物系サーメット材料[髙木研一] 307 |
6.1 緒言 307 |
6.2 反応ホウ化焼結法 307 |
6.3 Mo2FeB2三元ホウ化物系サーメット 310 |
6.3.1 製造方法 310 |
6.3.2 種類および機械的特性 310 |
6.3.3 組織 310 |
6.3.4 耐摩耗性,耐食性 311 |
6.3.5 接合性 312 |
6.4 Mo2NiB2三元ホウ化物系サーメット 313 |
6.4.1 CrおよびV添加サーメットの機械的特性と組織 313 |
6.4.2 Mn添加サーメットの諸特性 315 |
6.5 ホウ化物系サーメットの応用例 317 |
7 超硬質材料[谷口 尚] 319 |
7.1 はじめに 319 |
7.2 立方晶窒化ホウ素(cBN) 319 |
7.3 BCN及びB6O 327 |
8 NdFeB系焼結磁石とボンド磁石[加藤義雄] 329 |
8.1 はじめに 329 |
8.2 焼結磁石の製造方法 331 |
8.3 ボンド磁石の製造方法 334 |
8.4 磁石の耐熱性 336 |
8.5 NdFeB系焼結磁石とボンド磁石の応用例 340 |
8.5.1 ハイブリッド車 340 |
8.5.2 電動パワーステアリング(EPS : Electric Power Steering) 342 |
8.5.3 その他の応用例 344 |
8.6 おわりに 3475 |
9 自動車乗員保護装置[阿藤忠之] 347 |
9.1 はじめに 347 |
9.2 エアバッグの構造と働き 348 |
9.3 インフレータ 349 |
9.4 インフレータの構造と作動メカニズム 350 |
9.5 点火装置とホウ素化合物 351 |
9.6 エアバッグの生産数とホウ素使用量 352 |
第3編 環境への配慮 |
第1章 ホウ素流出規制と排水処理・再資源化技術[笹井 亮,板倉 剛,伊藤秀章] |
1 はじめに 357 |
2 ホウ素流出規制の動向 358 |
3 ホウ素含有排水の処理動向 359 |
3.1 凝集沈殿法 359 |
3.2 イオン交換樹脂法 359 |
3.3 膜分離法 360 |
4 水熱鉱化排水処理法 360 |
5 おわりに 365 |
第1編 基礎 |
第1章 ホウ素の物性と特徴 |
1 ホウ素固体の物理的性質[宇野良清,木村 薫] 3 |