The Promising features of new nano liquid metals; Liquid sodium containing titanium nanoparticles (LSnanop)

新しいナノ液体金属の有望な特徴; チタンナノ粒子を含む液体ナトリウム

伊丹 俊夫*; 斉藤 淳一  ; 荒 邦章 

Itami, Toshio*; Saito, Junichi; Ara, Kuniaki

新しい種類の分散液体は、電子顕微鏡観察により決めたチタンナノ粒子(10nm)を液状ナトリウム中に分散することによって開発された。体積分率は、分析されたチタン濃度(2%)からチタンとナトリウムの密度の0.0088であると見積もられた。この分散液体(チタンナノ粒子を含む液体ナトリウム)の多くの顕著な特徴は、少量のチタンナノ粒子にもかかわらず、原子量のための理想溶液からの3.9%の負の偏差、17%の表面張力の増加、11%の水との反応熱量の減少、そして、水と酸素との化学的反応性の抑制である。水への反応熱の低下はLSnanopの過剰な凝集エネルギーの存在に起因すると思われる。過剰な凝集エネルギーは遮蔽効果に特に重点を置いて、簡単な理論的な分析に基づいて議論した。反応の抑制は、水に対する反応熱の低下や過剰な凝集エネルギー、表面張力、チタン酸化物のプラグとしての役割、LSnanopの表面の負の吸着及び浸透に関連して議論された。

A new kind of suspension liquid was developed by dispersing Ti nanoparticles (10 nm) in liquid Na, which was then determined by TEM (transmission electron microscopy) analysis. The volume fraction was estimated to be 0.0088 from the analyzed Ti concentration (2 at.%) and the densities of Ti and Na. This suspension liquid, Liquid Sodium containing nanoparticles of titanium (LSnanop), shows, despite only a small addition of Ti nanoparticles, many striking features, namely a negative deviation of 3.9% from the ideal solution for the atomic volume, an increase of 17% in surface tension, a decrease of 11% for the reaction heat to water, and the suppression of chemical reactivity to water and oxygen. The decrease in reaction heat to water seems to be derived from the existence of excess cohesive energy of LSnanop. The excess cohesive energy was discussed based on simple theoretical analyses, with particular emphasis on the screening effect. The suppression of reactivity is discussed with the relation to the decrease of heat of reaction to water or the excess cohesive energy, surface tension, the action as a plug of Ti oxide, negative adsorption on the surface of LSnanop, and percolation.