合成マイカ単結晶(フッ素金雲母)の主な特長

伊藤機工株式会社では、合成マイカの事業化に向け研究開発を継続し、現在では国内唯一の「合成マイカ」の製造部門を設け、製品を市場投入し、高い評価を得ています。

  • 平滑な結晶面
  • 不純物が非常に少なく天然マイカと比較し透明で無色に近い
  • 耐熱ガラスを遥かに凌ぐ耐熱性(1100℃の耐熱性)
  • 高温高圧の水蒸気に強い
  • 耐浸食性に優れる
  • フィルム性・シート性を有する
  • ほとんどの酸、アルカリに強い
  • 生成可能な単結晶サイズ 70×70×7mm
  • 比重 2.85
  • 融点 1375℃

名古屋大学博物館に展示中

合成マイカ単結晶(フッ素金雲母)の仕様

合成マイカ(フッ素金雲母)と天然マイカの特性比較
種類 合成マイカ(フッ素金雲母) 天然マイカ(白雲母) 天然マイカ(金雲母)
化学式 KMg3AISi3O10F2 KAL3Si3O10(OH)2 KMg3AISi3O10(OH)2
物理
比重 2.85 (g/cc) 2.7〜3.0 (g/cc) 2.7〜2.9 (g/cc)
屈折率 1.522〜1.554 1.522〜1.615
温度
最高使用温度 1100 (℃) 550 (℃) 800 (℃)
溶融温度 1375 (℃) - (℃) - (℃)
脱水温度 - (℃) 700〜900 (℃) 800〜900 (℃)
熱伝導率 4.30 (J/m.s.K):劈開面方向 3.6 (J/m.s.K) - -
0.67 (J/m.s.K):劈開面に垂直方向 - - - -
熱拡散率 0.018 (㎠/s) 0.015 (㎠/s) - -
比熱(cp ) 1.62 (J/㎤K) 1.63 (J/㎤K) - -
機械
モース硬度 3.4 (mohs) 2.0〜3.0 (mohs) 2.0〜3.0 (mohs)
引張強度 27〜31 (kg/㎟) 35〜39 (kg/㎟) 20〜28 (kg/㎟)
弾性率 17500 (kg/㎟) 16000〜21000 (kg/㎟) - (kg/㎟)
3点曲げ強度(室温) 45.6 MPa 79.0 MPa - -
3点曲げ強度(200℃) 29.8 MPa 105.3 MPa

合成マイカ単結晶(フッ素金雲母)の用途

  • 高温・高圧用ボイラののぞき窓材
  • 放射線(X線)用窓材
  • 単結晶育成用基板
  • 各種光学部品
  • その他、高温環境において透過性を求められる部品として

合成マイカ単結晶(フッ素金雲母)の資料データ

レーザー顕微鏡観察

レーザー顕微鏡観察図

当社で製造した合成マイカ単結晶劈開面の表面粗さを
レーザー顕微鏡を用いて測定石英ガラス基板ほどの平滑な面を確認

算術平均粗さ Ra = 3 (nm)

合成マイカの結晶構造図

合成マイカの結晶構造図

  • 化学式 KMg3AlSi3O10F2(フッ素金雲母)
  • SiO4正四面体がシート状につながり、2つのSiOシートの間をMgイオンが結合している。それを1つの層として、層間にKイオンが弱い力で結合している。この為、容易に劈開でき、滑らかな面を持った結晶が得られる。

紫外可視(近赤外)透過率測定結果

測定装置:分光光度計(日立製作所製 U-4000型)

紫外可視(近赤外)透過率測定結果グラフ

・紫外可視光領域において、合成マイカのほうが天然マイカよりも透過率は高い。
・近赤外領域においてもわずかであるが合成マイカのほうが透過率が高い。
・天然マイカは1400nmと2200nm付近に吸収のピークが見られるが、合成マイカには見られない。

赤外線光透過率測定結果

測定装置:FT-IR(フーリエ変換赤外分光光度計)(日本電子製 JIR-650型)

天然マイカ①の赤外線光透過率測定結果グラフ 合成マイカ①の赤外線光透過率測定結果グラフ 天然マイカ②の赤外線光透過率測定結果グラフ 天然マイカ②の赤外線光透過率測定結果グラフ

・4μm付近のデータは干渉の為に波打っている。
・同じ厚さの試料で比較をすると、合成マイカの方が全波長において透過率が高い。
・天然マイカにのみ2.7μm付近に吸光ピークがある。合成マイカには無いことから、天然マイカにのみ存在する結合であると考えられる。
・OH基の結合ではないかと思われる。

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