(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水酸化カリウム（ＫＯＨ）と水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）とを、比Ｋ／Ｎａが０．５以上１０以下の比率で溶解して得た水酸化アルカリ水溶液の濃度を、４ｍｏｌ／ｌ以上、８ｍｏｌ／ｌ以下とし、当該水酸化アルカリ水溶液に斜方晶系の結晶構造を有する酸化物粉末としてＮｂ2Ｏ5、ＴｉＯ2、Ｔａ2Ｏ5のいずれかの粉末を加え、さらに界面活性剤を添加して水熱合成を行う工程と、
反応後得られた生成物を有機溶媒で洗浄する工程と、
洗浄後の生成物を１７０℃〜７００℃で焼成する工程と、
を有することを特徴とする異方形状粉末の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の製造方法であって、前記酸化物粉末として、平均粒径が１００ｎｍ以上、２０００ｎｍ未満のＮｂ2Ｏ5としたことを特徴とする異方形状粉末の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の製造方法であって、前記界面活性剤は酸化物粉末量に対して０．１ｗｔ％以上、５ｗｔ％以下としたことを特徴とする異方形状粉末の製造方法。
【請求項４】
請求項２、または請求項２に係る請求項３の製造方法を用いて作製されるＫ4Ｎａ4Ｎｂ6Ｏ19-９Ｈ2Ｏの焼成物である板状の結晶であって、長径方向の平均粒子長が３μｍ以上であって、かつ長径方向の平均粒子長と厚み方向の平均粒子長の比が２〜２０であり、前記板状の結晶の主面が（１００）面に配向する擬立方晶ペロブスカイト構造を有する異方形状粉末。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特定の結晶面が配向する配向粒子からなる異方形状粉末及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、環境保全に対する意識の高まりからＰｂ、Ｈｇ、Ｃｄ、Ｃｒ6+などの重金属有害元素を排除する傾向が高まり、欧州を中心に使用禁止令（ＲｏＨＳ指令）が発令され施行されている。電子材料の高機能化に重要な役割を果たす原材料の酸化鉛（ＰｂＯ）も、廃棄処理問題に関して、環境問題が懸念されることから、その対象となっている。広くエレクトロニクス・メカトロニクス・自動車等の分野で実用化されている圧電デバイスを構成する圧電材料は、セラミックスを中心として、単結晶や厚膜・薄膜等の多種多様の材料が開発されている。その大部分を占める圧電セラミックスは、Ｐｂ系ペロブスカイト型強誘電体セラミックスで、その主流はＰｂＺｒＯ3−ＰｂＴｉＯ3（ＰＺＴ）であり主成分として多量の酸化鉛を含んでいるため、廃棄処理に関して同様の問題を抱えている。
【０００３】
この様な状況に鑑み、環境に配慮した無鉛圧電材料の研究は急務かつ、必要不可欠であると考えられ、現在のＰＺＴ系圧電セラミックスの性能に匹敵する高性能非鉛系圧電セラミックスの研究開発が世界的な関心を集めている。
【０００４】
その中で近年、ニオブ酸塩系ＫＮｂＯ3−ＮａＮｂＯ3−ＬｉＮｂＯ3系セラミックスについて、比較的高い圧電特性を有する組成と製法が考え出され、キュリー温度で約２５０℃、圧電定数ｄ33は４００ｐｍ／Ｖ程度と、実用可能な性能に近いものも得られている（非特許文献１）。
【０００５】
特許文献１には、特定の結晶面が配向するＮａＮｂＯ3等の板状粉末と反応原料を混合し、混合して得られる混合物をシート成形し、得られるシートを複数枚積層して積層体を作製し、その後、積層体の圧延、脱脂、及び静水圧（ＣＩＰ）処理を行い、酸素中で加熱することにより一般式：ＡＢＯ3で表される等方性ペロブスカイト型化合物であって、Ａサイト元素の主成分がＫ及び／又はＮａであり、Ｂサイト元素の主成分がＮｂ、Ｓｂ及び／又はＴａである第１のペロブスカイト型５価金属酸アルカリ化合物を主相とする多結晶体からなり、かつ、この多結晶体を構成する各結晶粒の特定の結晶面が配向している結晶配向セラミックスとその製造方法が開示されている。
【０００６】
また、特許文献１を更に改善し、ＣＩＰ処理を省略し、量産性も考慮した製造方法も特許文献２に開示されている。
【０００７】
一方、特許文献３によれば、板状のチタン酸金属化合物を得る方法として、酸化チタンとＡ元素（Ｎａ，Ｋ，Ｒｂ，Ｃｓからなる群の少なくとも一員の元素）の酸化物、水酸化物もしくは塩と、Ｍ元素（Ｌｉ，Ｍｇ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｚｎ，Ｍｎ(III)，Ｆｅ(III)からなる群の少なくとも一員の元素）の酸化物、水酸化物、もしくは塩とを、水性媒体中で１２０〜３００℃の反応温度で水熱合成法により調製し、得られた層状チタン酸塩を酸と反応させて板状チタン酸水和物に転換し、さらに板状チタン酸水和物をＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｐｂからなる群の少なくとも一員の酸化物、水酸化物、もしくは塩と加熱下に水性媒体中で反応させる製造方法が開示されている。
【０００８】
また非特許文献２、３には、ＫＯＨまたはＮａＯＨとＮｂ2Ｏ5との水熱合成と、ＫＯＨとＮａＯＨおよびＮｂ2Ｏ5とを含んだ溶液を用い、これに界面活性剤であるＳＤＢＳを加えて水熱合成を行う技術とがそれぞれ開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−１２３７３号公報
【特許文献２】特開２００８−７４６９３号公報
【特許文献３】特開２００７−２２８５７号公報
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】Y. Saito, H. Takao, T. Tani, T. Nonoyama, K. Takatori, T. Homma,T. Nagaya, and M. Nakamura, "Lead-free piezoceramics", Nature, 432,Nov.4, 84-87 (2004)
【非特許文献２】I.C.M.S. SANTOS, et al., Studies on the hydrothermal synthesis ofniobium oxides, Polyhedron, 2002, Vol.21, pp.2009-2015
【非特許文献３】Fan ZHANG, et al., Hydrothermal synthesisof (K,Na)NbO3 particles, Japanese Journal of Applied Physics, 2008,Vol.47, No.9, pp.7685-7688
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記特許文献１、２の技術は、特定の面に配向する板状の結晶をＢｉ化合物を経由して作製している。その反応には多量のＮａＣｌ溶融塩を使用する。そのため、反応後のＮａＣｌやＢｉを生成物から取り除くため、多量の水や酸で洗浄する工程が含まれている。具体的には、まず、Ｂｉ2.5Ｎａ3.5(Ｎｂ0.93Ｔａ0.07)5Ｏ18となるような化学量論比で、Ｂｉ2Ｏ3粉末、ＮａＨＣＯ3粉末、Ｎｂ2Ｏ5粉末、及びＴａ2Ｏ5粉末を秤量し、湿式混合する。次いで、得られた混合物１００重量部に対して、フラックスとしてＮａＣｌを８０重量部添加し、乾式混合し、次に、得られた混合物を白金るつぼ中で加熱し、Ｂｉ2.5Ｎａ3.5(Ｎｂ0.93Ｔａ0.07)5Ｏ18の合成を行う。その後、反応物を湯洗してフラックスを取り除き、Ｂｉ2.5Ｎａ3.5(Ｎｂ0.93Ｔａ0.07)5Ｏ18粉末を得る。このＢｉ2.5Ｎａ3.5(Ｎｂ0.93Ｔａ0.07)5Ｏ18粉末は｛００１｝面を配向面（最大面）とする板状粉末である。
【００１２】
次に、Ｂｉ2.5Ｎａ3.5(Ｎｂ0.93Ｔａ0.07)5Ｏ18粉末を粉砕し、Ｂｉ2.5Ｎａ3.5(Ｎｂ0.93Ｔａ0.07)5Ｏ18粉末にＮａＨＣＯ3粉末を加えて乾式混合する。得られた混合物１００重量部に対し、フラックスとしてＮａＣｌを８０重量部添加し、乾式混合する。次に、混合物を白金るつぼ中で温度９５０℃で８時間加熱し、Ｎａ(Ｎｂ0.93Ｔａ0.07)Ｏ3を合成する。
【００１３】
この反応物には、Ｎａ(Ｎｂ0.93Ｔａ0.07)Ｏ3に加えてＢｉ2Ｏ3が含まれているため、反応物を湯洗してフラックスを取り除いた後、Ｂｉ2Ｏ3の除去を行う必要がある。即ち、まず、フラックスを除いた後の反応物を２．５ＮのＨＮＯ3中で４時間撹拌し、余剰成分として生成したＢｉ2Ｏ3を溶解させる。次いで、この溶液をろ過してＮａ(Ｎｂ0.93Ｔａ0.07)Ｏ3粉末を分離し、温度８０℃のイオン交換水で洗浄する。このようにして、Ｎａ(Ｎｂ0.93Ｔａ0.07)Ｏ3粉末からなる異方形状粉末を得ている。
以上のように、板状結晶を得るのに長い工程が必要で、特に洗浄工程で取り除くべき物質が多く製造工程が煩雑であった。
【００１４】
また、特許文献３の技術は、水熱合成法を用いて板状粉末を製造する方法に関与している。しかしながら、まず層状のチタン酸塩を得た後、酸と反応させて板状チタン酸水和物に転換し、さらに水酸化バリウム中で加熱反応させるという比較的長い工程が必要であった。ここで水熱合成による反応時間は５〜５０時間とあるが、実施例によれば２０時間の反応時間を必要としている。このように、水熱合成を用いた場合でも長時間の反応時間が必要であった。このときの板状粉末は、径方向の平均粒子径が４．８μｍ、幅方向の平均粒子径が２．８μｍ、厚み方向が０．３μｍの大きさであった。
【００１５】
また、非特許文献２は、ＮａＯＨとＮｂ2Ｏ5、およびＫＯＨとＮｂ2Ｏ5の水熱合成により、比較的穏やかな条件下でＮａＮｂＯ3またはＫＮｂＯ３を合成できることを示したものである。また、非特許文献３は、ＫＯＨとＮａＯＨおよびＮｂ2Ｏ5とを含んだ溶液を用い、これに界面活性剤であるＳＤＢＳを加えて水熱合成を行い、立方体または球形状のＮａＮｂＯ3を合成する技術を開示している。また、板状結晶によるテンプレートの可能性について言及しているが、厚さ１００ｎｍ、幅１．５μｍ程度でテンプレートとしては小さいものであった。
【００１６】
以上のように、先行技術文献に記載の技術では洗浄工程が煩雑で時間も掛かり工業的な製造にはまだ不十分であった。また、より粒径の大きい板状結晶を安定的に得ることは考えられていなかった。
【００１７】
そこで、本発明は、ニオブ酸塩系ＫＮｂＯ3−ＮａＮｂＯ3−ＬｉＮｂＯ3系やチタン酸バリウム系等の結晶配向セラミックスの製造過程で用いる板状結晶として好適な特定の結晶面が配向する異方形状粉末を、より配向セラミックスに適した粒径を有する板状結晶を煩雑な工程なしで得ることのできる製造方法、並びにその方法で製造された異方形状粉末を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は、まず特定の結晶面に配向する異方形状粉末を、上記従来技術のようにＢｉ化合物を経由しないで直接、簡便にＫ、Ｎａ源から製造する方法に関するものである。そして、本発明の一態様に係る異方形状粉末の製造方法は、水酸化カリウム（ＫＯＨ）と水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）とを予め定めた比率で溶解して得た水酸化アルカリ水溶液の濃度を４ｍｏｌ／ｌ以上、８ｍｏｌ／ｌ以下とし、当該水酸化アルカリ水溶液に斜方晶系の結晶構造を有する酸化物粉末を加え、さらに界面活性剤を添加して水熱合成を行う工程と、反応後得られた生成物を有機溶媒で洗浄する工程と、洗浄後の生成物を１７０℃〜７００℃で焼成する工程と、を有するものである。
【００１９】
上記製造方法で用いる酸化物粉末としては、平均粒径が１００ｎｍ以上、２０００ｎｍ未満のＮｂ2Ｏ5であることが好ましい。
【００２０】
上記製造方法で用いる水酸化アルカリ水溶液としては、前記ＫＯＨとＮａＯＨの比Ｋ／Ｎａを０．５以上、１０以下とすることが好ましい。さらに好ましくは１．５以上、３．５以下である。
【００２１】
上記製造方法で用いる界面活性剤としては、前記酸化物粉末量に対して０．１ｗｔ％以上、５ｗｔ％以下とすることが好ましい。さらに好ましくは０．５ｗｔ％以上、３ｗｔ％以下である。
【００２２】
また、本発明の異方形状粉末は、上記製造方法を用いて作製される板状の結晶であって、長径方向の平均粒子長が３μｍ以上であって、かつ長径方向の平均粒子長と厚み方向の平均粒子長の比が２〜２０であり、前記板状の結晶の主面が（１００）面に配向する擬立方晶ペロブスカイトからなるものである。この板状の結晶はＫ4Ｎａ4Ｎｂ6Ｏ19-９Ｈ2Ｏを焼成してなる焼成物である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によると、特定の結晶面が配向している結晶配向セラミックスを製造する際に使用する板状結晶をＢｉ化合物を経由する方法等に比べ、簡便に、且つ粒径の比較的大きい板状結晶を得ることができ、量産に適した異方形状粉末の製造方法と異方形状粉末が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態に係る異方形状粉末の製造方法の例を表す説明図である。
【図２】単斜晶系Ｎｂ２Ｏ５の基本構造と結晶構造を表す模式図である。
【図３】斜方晶Ｎｂ２Ｏ５の基本構造と結晶構造を表す模式図である。
【図４】水熱合成による加熱（反応）温度と残留Ｎｂ比の関係を示す説明図である。
【図５】Ｋ4Ｎａ4Ｎｂ6Ｏ19・９Ｈ2Ｏの推定される構造を表す模式図である。
【図６】界面活性剤を使用しない場合のＫ4Ｎａ4Ｎｂ6Ｏ19・９Ｈ2ＯのＳＥＭ像の例を表す説明図である。
【図７】界面活性剤を使用した場合のＫ4Ｎａ4Ｎｂ6Ｏ19・９Ｈ2Ｏの推定される構造を表す模式図である。
【図８】Ｋ4Ｎａ4Ｎｂ6Ｏ19・９Ｈ2Ｏの熱重量分析結果を表す説明図である。
【図９】板状結晶を各温度で焼成したときのＳＥＭ像の例を表す説明図である。
【図１０】板状結晶を各温度で焼成したときのＸ線回折パターンを表す説明図である。
【図１１】板状結晶をシート成形し焼成したときのＸ線回折パターンの例を表す説明図である。
【図１２】本発明の実施例に係る酸化ニオブのＳＥＭ像とＸ線回折パターンの例を表す説明図である。
【図１３】本発明の実施例で得られる異方形状粉末のＸ線回折パターンの例を表す説明図である。
【図１４】Ｋ4Ｎａ4Ｎｂ6Ｏ19・９Ｈ2Ｏ（ＪＣＰＤＳカードＮｏ．１４−０３６０）についてのＸ線回折パターンを表す説明図である。
【図１５】本発明の実施例１に係る異方形状粉末のＳＥＭ像を表す説明図である。
【図１６】本発明の実施例２に係る異方形状粉末のＳＥＭ像を表す説明図である。
【図１７】比較例１に係る異方形状粉末のＳＥＭ像を表す説明図である。
【図１８】本発明の実施例３に係る異方形状粉末のＳＥＭ像を表す説明図である。
【図１９】比較例２に係る異方形状粉末のＳＥＭ像を表す説明図である。
【図２０】本発明に係るＫＯＨ＋ＮａＯＨのモル濃度と板状結晶の平均長径の関係を表す説明図である。
【図２１】比較例となる製造方法で作製した粉末のＸ線回折パターンの例を表す説明図である。
【図２２】比較例となる酸化ニオブのＳＥＭ像とＸ線回折パターンの例を表す説明図である。
【図２３】比較例となる粉末のＳＥＭ像の例を表す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明の実施の形態について説明する。
本実施の形態に係る異方形状粉末の製造方法は、図１に例示するようなものである。なお、この異方形状粉末とは、幅方向や厚さ方向の寸法よりも長手方向の寸法が長い長径（つまり結晶に外接する仮想的な円の直径）を持った扁平状の粒子を指し、ここでは板状結晶と呼ぶこととする。この図１のプロセスではまず、水酸化アルカリ水溶液を生成する（Ｓ１）。ここに水酸化アルカリ水溶液は、例えば水酸化カリウム（ＫＯＨ）や、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、またはこれらの双方を予め定めた比率でイオン交換水へ溶解させて得る。なお、ＫＯＨとＮａＯＨとの双方を用いるときの上記比率、Ｋ／Ｎａは０．５〜１０の範囲としておく。
【００２６】
これは、次のような理由による。すなわち、ＫとＮａとでは反応し易さが異なり、Ｋに比べてＮａの方が後に添加する酸化ニオブ（Ｎｂ2Ｏ5）と反応し易い。また、一般にＫ、Ｎａ、Ｎｂを含む非鉛圧電材としてはＫ０．５Ｎａ０．５ＮｂＯ３が知られており、この組成を中心とした組成改良が広く行われている。そこでここでも当該組成系を中心に板状結晶を作製することとするが、このときＫ／Ｎａ比が小さいほど、生成物の組成がＮａＮｂＯ3を中心としたものとなる。一方、このＫ／Ｎａ比が大きいほど、反応生成物の組成がＫＮｂＯ３中心となる。実験の結果、Ｋ０．５Ｎａ０．５ＮｂＯ３近傍の組成を得るにはＫ／Ｎａの比が、特に１．５〜３．５が好ましいことが分かった。また、Ｋ／Ｎａが０．５未満の場合には板状結晶にはならないことが分かり、Ｋ／Ｎａが０．５〜１未満の範囲でも板状結晶は得られることが分かった。Ｋ／Ｎａが０．５〜１．５の範囲にある場合、Ｎａ量が比較的多いことで、融点を高くできる。後にテンプレートとなる板状結晶に原材料を加えてシート成形し焼成を行うとき、原材料よりもテンプレートの融点が低いと焼結体を得ることが困難となる。すなわち通常の圧電体の焼成温度は１２００〜１３００℃であるが、電極などの融点を考えると９００〜１０００℃程度の低温度焼成が有利である。そこでこの融点の観点からはＫ／Ｎａが１．０〜１．５の範囲としてもよい。このようにそれぞれの材料の焼成温度に見合った焼成条件の観点も含め、Ｋ／Ｎａ比を設定する。本実施の形態では、Ｋ／Ｎａの比を０．５〜１０としている。
【００２７】
また、このＫ０．５Ｎａ０．５ＮｂＯ３近傍の組成を得るときの水酸化アルカリ水溶液（ここではＫＯＨ＋ＮａＯＨ溶液）の溶液濃度（モル濃度）はＫＯＨ＋ＮａＯＨ溶液のモル濃度（溶液濃度）が、４〜８ｍｏｌ／ｌとすることが好ましい。溶液濃度が４ｍｏｌ／ｌのとき長径方向（長手方向）の粒子長が平均１２μｍ程度の板状結晶が得られるようになる。しかし、溶液濃度が４ｍｏｌ／ｌより濃度が低くなると、例えば酸化ニオブ（Ｎｂ2Ｏ5）との反応の効率が極端に悪くなり、板状結晶の生成が鈍る。そして溶液濃度が２ｍｏｌ／ｌになると反応が起こらず粉砕した状態となることが実験により確認された。
一方、溶液濃度が上記範囲で高くなるほど反応は良く進み、結晶粒径は小さくなる傾向にある。また溶液濃度が高くなると、洗浄すべき余剰アルカリ成分が多くなり、洗浄に使う有機溶媒が多量に必要となって、後の作業負担やコストの増大に繋がる。このことからＫＯＨ＋ＮａＯＨ溶液のモル濃度の範囲は４〜６ｍｏｌ／ｌがより好ましい。なお溶液濃度が８ｍｏｌ／ｌを超えると反応が進みすぎて、板状結晶の生成が鈍り、１０ｍｏｌ／ｌでは粉砕した状態となることが分かった。
【００２８】
溶液濃度が上記範囲の外にあるとき、結晶が粉砕された状態となる理由は、下記に示すように酸化物粉末の結晶構造が関与していると考えられる。即ち、溶液濃度が低すぎるとＮｂ2Ｏ5との反応が起こらず、隣接する結晶同士の結合が起きないため板状にはならない。また、溶液濃度が高すぎると、反応が進み過ぎて結晶同士の結合部が概ね切断されてしまい、その結果ぼろぼろの粉砕した状態の生成物になってしまう。以上より、溶液濃度の限界上限は８ｍｏｌ／ｌであり、好適な上限は６ｍｏｌ／ｌであり、ＫＯＨ＋ＮａＯＨ溶液のモル濃度は、４ｍｏｌ／ｌ以上、８ｍｏｌ／ｌ以下（より好適には６ｍｏｌ／ｌ）とする。尚、この溶液濃度はＫ／Ｎａの比とは関わりがない。
【００２９】
次に、上述のようにして生成した水酸化アルカリ水溶液（ここではＫＯＨ＋ＮａＯＨ溶液）に、酸化物粉末を入れて攪拌し、混合する（Ｓ２）。ここで酸化物粉末は、斜方晶系の結晶構造を有するものを用いる。例えば平均粒径（結晶の外接円の直径の算術平均値）が１００ｎｍ以上、２０００ｎｍ未満（０．１μｍ以上、２μｍ未満）のＮｂ2Ｏ5、ＴｉＯ２、Ｔａ2Ｏ5などとする。この粉末の粒径は小さい方が反応性が良好であるが、１００ｎｍ未満では凝集し易く粒径調整が難しくなるため量産性のある市販の粉砕機が使えなくなると言う問題がある。また、２０００ｎｍ以上では、板状結晶ができ難くなると言う問題がある。
【００３０】
ここでＮｂ2Ｏ5等の酸化物粉末の結晶構造は、斜方晶系であることが好ましく、斜方晶系であると酸素欠陥がないので、酸素欠陥のある単斜晶系に比べて板状結晶ができ易くなるためである。これは、次のような理由によるものと考える。例えばＮｂ２Ｏ５には前記のように単斜晶系と斜方晶系の２種類の結晶系が知られている。単斜晶系Ｎｂ２Ｏ５を図２に示す。単斜晶系では正八面体の頂点に酸素、その中心にＮｂが配置されているＮｂＯ６基本構造が、その頂点同士を共有する形で繋がって全体の結晶構造を形成している。このため実際の化学式はＮｂ２Ｏ５ではなくＮｂ2Ｏ５−δと酸素が少し不足している。この単斜晶系Ｎｂ2Ｏ５−δとアルカリ成分が反応して下記するＫ4Ｎａ4Ｎｂ6Ｏ19・９Ｈ2Ｏの結晶構造を生成する際、まず頂点同士を共有している部分の結合が切断され反応が進行すると考えられる。その結果、斜方晶系に比べ、生成した粒子に形状異方性が見られないこととなる。
【００３１】
一方、図３に示した斜方晶Ｎｂ２Ｏ５は上記正八面体のＮｂＯ６基本構造と、同じく頂点に酸素、中心にＮｂが配置される正十面体のＮｂＯ７基本構造の、２種類の組み合わせで結晶構造を形成している。すると図３からも分かるように、この構造は頂点だけでなく平面内でその辺も共有している部分があり、頂点のみの共有に比べて、辺を共有している部分は結合強度が強いと考えられる。したがって頂点のみ共有している層間で結合が切れやすく、このことが原因で生成物が異方性形状、即ち板状形状を形成しやすいと考えられる。このような効果は斜方晶系のＴｉＯ２やＴａ2Ｏ5を用いた場合でも同様である。
【００３２】
水酸化アルカリ水溶液（ここではＫＯＨ＋ＮａＯＨ溶液）に対する酸化物粉末（ここではＮｂ2Ｏ5）の使用量は、例えばＫ／Ｎａの比が１．５の場合、１ｗｔ％〜１５ｗｔ％程度とするのが好ましい。１ｗｔ％未満では反応生成物の生産効率が悪く、１５ｗｔ％を超えると反応しきれず未反応分が残留し効率的でないことが実験から確認されたためである。生産効率の観点から、より好ましくは、水酸化アルカリ水溶液（ここではＫＯＨ＋ＮａＯＨ溶液）に対する酸化物粉末（ここではＮｂ2Ｏ5）の使用量を、例えばＫ／Ｎａの比が１．５の場合、２ｗｔ％〜１０ｗｔ％とする。なお、この反応を決定づけるのは水酸化物イオンなので、Ｋ／Ｎａの比に関わらず、例えばＫ／Ｎａの比が３．５の場合でも同じく２ｗｔ％〜１０ｗｔ％とする。
【００３３】
さらに、ここにＳＤＢＳ（ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム）等の界面活性剤を添加する（Ｓ３）。この界面活性剤としてＳＤＢＳを用い、酸化物粉末としてＮｂ2Ｏ5を用いる場合、ＳＤＢＳの添加量は、Ｎｂ2Ｏ5に対して０．１ｗｔ％〜５ｗｔ％の範囲とする。０．１ｗｔ％未満では反応後の生成物の粒径（生成物の外接円の直径）が大きくなり板状結晶となり難い。また５ｗｔ％を超えると板状結晶が細かくなり過ぎる。実験によると、より好適なＳＤＢＳの添加量は、Ｎｂ2Ｏ5に対して、０．５ｗｔ％〜３ｗｔ％であった。実施に際しては、例えば、１．５ｗｔ％とすればよい。
【００３４】
界面活性剤を添加して得られた混合溶液を、テフロン（登録商標）ライニングしたオートクレーブ容器に入れ密封し、予め設定した温度で、予め定めた時間だけ加熱し、水熱合成を行う（Ｓ４）。この加熱温度は、１５０℃から２５０℃の間とする。１５０℃未満では反応が不完全となる。また２５０℃を限度とするのは、テフロンライニングしたオートクレーブの耐熱性に配慮したものである。望ましくは１５０℃〜２００℃である。処理Ｓ４での加熱時間は２から８時間程度である。２時間より短いと反応が不十分となる。また反応の進行程度は対数関数的に変化し、初期においては反応が著しいが、時間が経過するほど反応は落ち着いてしまい、時間を長くしても変化が少ないので加熱時間は、２時間を下限として、上限は特に設けず、生産性を考慮して設定すれば良い。例えば加熱温度は１７０℃とし、加熱時間は４時間とする。
【００３５】
ここで水熱合成時の温度について述べる。図４は、水熱合成による加熱（反応）温度と残留Ｎｂ比の関係を示す説明図である。縦軸の残留Ｎｂ比は、加熱温度毎にＸ線回析による回析強度について２θが約２８°（f4）に対する、約１０°（f1）、約１１°（f2）及び約１５°（f3）の比f4／（f1＋f2＋f3）の値で求めている。図４に示した実験例から理解されるように、加熱温度を高くすることで残留Ｎｂ量を減らすことができ、１５０℃以上で４％以下にでき、１８０℃前後で極小となる。残留Ｎｂは、Ｋ、Ｎａとの未反応分を示しており、この未反応分が多過ぎると、シート原材料にＫ、Ｎａを加えて、焼成時に当該未反応分を反応させて無くす必要がでてくる場合がある。このように残留Ｎｂは余分な成分となるので、水熱合成の段階で減らしておくことによりシート成形時の成分調整を容易にできる。
【００３６】
この段階で界面活性剤を使用していない場合には、まずＫ4Ｎａ4Ｎｂ6Ｏ19・９Ｈ2Ｏ（以下、「４４６」と呼ぶ）の微粒子が生成される。この４４６結晶の構造は、図５に示すように２層の酸素八面体層１２の両面を、それぞれ１層の結晶水層１１で挟み込んだ構造となる。この結晶構造のために、４４６結晶粉末は結晶水の面方向の成長速度が結晶水の面に平行な方向より若干遅くなり図６に示すＳＥＭ写真のように扁平な球状（碁石状）の粉末に成長する。
【００３７】
しかしながら、この扁平な球状粉末では、直径対厚みの比が、配向セラミックス作製に必要な値になっていない。なお、合成温度を２００℃より高くしたり、合成時間を８時間より長くすると、ポテンシャルの高い４４６粉末は徐々に消えて合成反応がさらに進み、最も安定なペロブスカイト構造の(Ｋ,Ｎａ)ＮｂＯ3（以下「１１２」と呼ぶ）微粒子に変化する。この１１２結晶はペロブスカイト強誘電体であり、自発分極を持つので、帯電しており、凝集しやすい性質を有する。１１２粒子が凝集して数百ナノメートル以上の結晶に成長すると、結晶面の表面エネルギーの差が大きいので、結局立方体となってしまうほか、凝集により大きな粒子となってしまうため、配向させるには不向きな粒子形状となるのである。
【００３８】
一方、界面活性剤が使用されている場合も、まず４４６結晶ができあがる。しかしながら図７に示すように界面活性剤（陰イオン系、陽イオン系、非イオン系、両性系を含む）１３が４４６結晶粒子の結晶水層１１または酸素八面体層１２に付着し、これらの面を覆ってしまうため、これらの面に対する結晶成長に必要な成分の接触を、界面活性剤１３が阻害する。このため４４６結晶の結晶水面１１方向の成長速度が、界面活性剤を使用しない場合よりも強く抑えられ、界面活性剤を使用しない場合に比べ、より薄い板状の結晶の形成が促される。また、界面活性剤は、４４６結晶同士を分散させる役割も果たしている。
【００３９】
さらに図７に概要を例示したように、界面活性剤１３が４４６粒子の結晶水層１１または酸素八面体層１２に付着していることにより、４４６結晶のポテンシャルが低下し、合成温度を２００℃よりも高くしたり、合成時間を８時間以上に長くしたりしても４４６粒子が大きく成長していくだけで、ペロブスカイト構造には変化しない。このために界面活性剤の種類、使用量、合成温度、合成時間の調整によっても、形成される４４６粒子の大きさや径に対する厚さの比を制御することができ、例えばニオブ酸カリウムナトリウム系の高性能な非鉛圧電配向セラミックス作製に適した板状テンプレートである板状結晶を作製できる。例えば１７０℃、４時間で直径約４μｍ、厚み約２５０ｎｍ（径厚比１６対１）の板状結晶が作製される。
【００４０】
なお、界面活性剤として、上の例ではＳＤＢＳを用いることとしたが、上記結晶水層または酸素八面体層に付着して結晶面と反応物質の接触を阻害する効果のある界面活性剤であればよく、これに代えて、陰イオン性界面活性剤として、ＳＨ（ヘキサメタ燐酸ナトリウム）のほか、ＳＤＳ（ドデシル硫酸ナトリウム）、ＬＩＤＳ（ドデシルスルホン酸リチウム）、ＨＤＢＳ（ドデシルベンゼンスルホン酸）等を用いてもよい。また、陽イオン性界面活性剤として、ＣＴＡＣ（塩化ヘキサデシルトリメチルアンモニウム）、ＤＴＡＣ(塩化ドデシルトリメチルアンモニウム)、ＤＤＡＣ(塩化ジドデシルジメチルアンモニウム)、ＤＯＤＡＣ(塩化ジオクタデシルジメチルアンモニウム)等を用いても良い。さらに、非イオン性界面活性剤として、ＰＥＧ（ポリエチレングリコール）のほか、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）、ＰＡ（ポリアクリルアミド）、ＡＧＥ（アルキルモノグリセリルエーテル）等を用いてもよい。また、両性界面活性剤として、ＬＤＡＢ（ラウリルジメチルアミノ酢酸ベタイン）、ＡＤＡＯ（アルキルジメチルアミンオキシド）、ＡＣＢ（アルキルカルボキシベタイン）等を用いても構わない。
【００４１】
その後冷却し、冷却後に容器を開けて、反応物を取り出す（Ｓ５）。その後、濾過してから反応生成物からアルカリ分を除去するため、エタノールやメタノール等の有機溶媒で中性になるまで洗浄する（Ｓ６）。このとき、純水を使った洗浄の場合、反応生成物の一部が水に溶けて懸濁液状となることが分かった。そこで本実施の形態では、アルカリ成分の洗浄が可能でかつ、生成物の一部を溶解させない洗浄液を用いる。取扱いの容易さや入手性の面を考慮しエタノールやメタノール等の有機溶媒が好ましく、さらにコストを考慮すればメタノールとすることが好ましい。
【００４２】
次に洗浄が完了した後、反応生成物を７０℃〜２００℃程度で乾燥もしくは室温で自然乾燥させる（Ｓ７）。その後、反応生成物を１７０℃〜７００℃で焼成する（Ｓ８）。なお、Ｓ８の工程において乾燥工程を兼ねることとして、Ｓ７の工程を省いてもよい。このＳ８工程の焼成により結晶中に存在する結晶水の脱水を行い板状結晶を得る。焼成雰囲気は特に限定されないが先の乾燥工程と兼ねて大気中で行うことでも良い。図８にＳ６工程で得られた板状結晶の熱重量分析結果を示す。図８において上段は熱重量分析を示し縦軸に質量比、横軸に温度をとり、加熱による質量比の変化を示している。ここで温度１７０℃まで加熱すると重量変化が認められるが、これは、この温度で結晶中から結晶水が脱離したものと考えられる。この結果から焼成温度は１７０℃以上としなければ結晶水を脱水する効果がないと言える。また、図８の下段は示差熱分析結果を示す。この図８下段のグラフより、１７０℃で吸熱作用がみられ、３００℃〜３５０℃では結晶構造の変化があったとみられる。
【００４３】
次に、図９にＳ６工程で得られた板状結晶を２５０℃、４５０℃、６００℃で１．５時間焼成し脱水した後のＳＥＭ像を示す。何れの温度でも板状の形状を維持していることが分かる。また、この例の板状結晶のＸ線回折パターンの結果を図１０に示す。図１０によると、焼成温度が４５０℃、６００℃のものは、２θが２２°付近及び、３２°付近でピークを示しており、ペロブスカイト構造になっていることが分かる。尚、焼成温度が７００℃を超えると板状結晶にクラックが入り、粒子同士が焼結して板状の形状ではなくなる場合があることが確認された。そこで、焼成温度は３５０℃以上、７００℃以下、特に４００℃〜６００℃が好ましいと言える。
【００４４】
次に、得られた板状結晶をシート成形した。このシート（厚み６０μｍ）を１０層重ねて積層体とした後ＣＩＰ（Cold Isostatic Pressing:冷間静水圧）成形し、その後９５０℃で焼成したときのＸ線回折パターンを図１１に示す。この図１１に示した結果よりこの積層体は、擬立方晶ペロブスカイト構造で（１００）面やその二次反射である（２００）面のピーク強度が強いことが観測された。
【００４５】
このように、本実施の形態では、長径方向の平均粒子長が少なくとも３μｍ以上、望ましくは５μｍ以上あり、且つ長径方向の粒子長の平均（長径方向の平均粒子長、ここで平均は算術平均でよい）と厚み方向の粒子長の平均（厚み方向の平均粒子長）との比（径厚比）が２〜２０であり、擬立方晶ペロブスカイト構造の板状の結晶からなり、当該板状の結晶の主面（面積が比較的大きい表裏面、以下、結晶面という）が（１００）面に配向する異方形状粉末（板状結晶）を得ることが出来る。
【００４６】
さらに、本実施の形態の製造方法で得られた、特定の結晶面に配向する板状結晶をニオブ酸カリウム、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム等の反応原料と混合して組成調整した後、上記と同様にシート状に成形し、当該シートを積層して積層体となし、当該積層体を焼成する。この焼成によって得られるセラミックス焼結体は結晶配向があり、高いキュリー温度で高い圧電定数特性を有する圧電セラミックスとなる。このときの焼結は、９００℃から１３００℃の温度で、２時間から１０時間だけ行うこととすればよい。
【実施例】
【００４７】
次に、本発明の実施例について述べる。以下の実施例では、次の［表１］にまとめるようにパラメータを異ならせ、それぞれの結果を得ている。
【表１】
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【００４８】
（実施例１）
本実施の形態の異方形状粉末の製造方法により異方形状粉末を作製する例について説明する。まず、ＫＯＨとＮａＯＨをＫ／Ｎａ＝１．５の割合で混合し、ＫＯＨ＋ＮａＯＨ溶液のモル濃度が６ｍｏｌ／ｌとなるように秤量した後に、イオン交換水へ溶解させる。
【００４９】
次に、平均粒径２００ｎｍで斜方晶の構造を有するＮｂ2Ｏ5粉末を０．７９８ｇ（４ｗｔ％）秤量し、先に作製したＫＯＨ＋ＮａＯＨ溶液１５ｍｌ中へ加える。また、さらにＮｂ2Ｏ5粉末に対して１．５ｗｔ％の界面活性剤ＳＤＢＳ（ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム）を加えて攪拌する。尚、ここで用いたＮｂ2Ｏ5粉末の粒子ＳＥＭ像（加速電圧５ｋＶ、１５０００倍）とＸ線回折パターンを図１２（ａ）、（ｂ）に示している。
【００５０】
こうして得られた混合溶液を、テフロンライニングしたオートクレーブ容器に入れ密封する。１７０℃で予め定めた時間だけ加熱する。冷却後、容器を開け、反応物を取り出す。ここで得られた反応物の量は０．９５ｇであった。反応物をエタノールで数回洗浄して乾燥し、粉末を取り出す。
次に洗浄が完了した後、反応生成物を８０℃の空気中で乾燥させ、その後、反応生成物を４５０℃で焼成した。
【００５１】
図１３は、オートクレーブ容器中での加熱時間を２時間、４時間、１６時間、及び２４時間としたときに得られた粉末のＸ線回折パターンを表す説明図である。図１３に示したように、加熱時間を変化させてもＸ線回折パターンにはほぼ変化がなかった。
【００５２】
また、図１４にはレファレンスパターンとして、Ｋ4Ｎａ4Ｎｂ6Ｏ19・９Ｈ2Ｏ（ＰＤＦカード＃１４−０３６０）のＸ線回折パターンを示す。図１３に示した本実施の形態の製造方法で得られた物質のＸ線回折パターン（４時間加熱した例）のうち、図１４のレファレンスパターンに一致するピークに黒丸を付す。図１３に示した本実施の形態の製造方法で得られた物質のＸ線回折パターンは、図１４にレファレンスパターンとして示したＫ4Ｎａ4Ｎｂ6Ｏ19・９Ｈ2ＯのＸ線回折パターンと一致する部分が多くあり、主たる成分は、Ｋ4Ｎａ4Ｎｂ6Ｏ19・９Ｈ2Ｏと推察される。
【００５３】
また、図１５は、本実施の形態の製造方法で作製された物質であって、水熱合成における加熱時間を４時間とした時に得られた粉末の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）像（ＳＥＭ：日立製作所製、加速電圧：７ｋＶ、倍率：５０００倍）を示したものである。この粉末の大きさは上記ＳＥＭ像から１０個の粒子について粒子長と厚みを測定し、さらに粒度分布測定装置（堀場製作所、レーザ回析散乱式ＬＡ−９２０）により粒度分布を求め、この粒度分布を考慮し測定値とした。
【００５４】
得られた粉末は、長径（板状の面内で最も長い方向の長さ）が２〜８μｍ、厚みが０．５〜１μｍで、平均が長径６μｍ、厚さ０．６μｍ（６００ｎｍ）となっていることが観察された。尚、粉末の形状はほぼ六角形状のものが多く幅も長径に近いものであった。上述したように、ここで加熱時間が長い粉末の場合は、長径はさらに大きくなっており粒子長や厚みは加熱時間によって調整が可能である。また界面活性剤の使用量を減らすことによって厚みは大きくなることが分かっており、界面活性剤によっても厚みの調節は可能である。以上のことより長径方向の平均粒子長と厚み方向の平均粒子長の比が２〜２０であった。
【００５５】
また、得られた板状結晶を４５０℃で焼成し脱水した後、シート成形し１０層積層化した。さらにＣＩＰ成形して９５０℃で焼成した。このときのＸ線回折パターンから、擬立方晶ペロブスカイト構造で（１００）やその二次反射の（２００）のピーク強度が強いことが確認された。以上により、（１００）面の結晶面が配向する異方形状粉末が得られたことがわかった。
【００５６】
（実施例２）
次に、実施例１と同様の条件であるが、ＫＯＨ＋ＮａＯＨ溶液のモル濃度を４ｍｏｌ／ｌとした例について述べる。まず、ＫＯＨとＮａＯＨをＫ／Ｎａ＝１．５の割合で混合し、ＫＯＨ＋ＮａＯＨ溶液のモル濃度が４ｍｏｌ／ｌとなるように秤量した後に、イオン交換水へ溶解させる。
【００５７】
次に、平均粒径２００ｎｍで斜方晶の構造を有するＮｂ2Ｏ5粉末を０．５３２ｇ（３ｗｔ％）秤量し、先に作製したＫＯＨ＋ＮａＯＨ溶液１５ｍｌ中へ加える。また、さらにＮｂ2Ｏ5粉末に対して１．５ｗｔ％の界面活性剤ＳＤＢＳを加えて攪拌する。
【００５８】
こうして得られた混合溶液を、テフロンライニングしたオートクレーブ容器に入れ密封する。そして１７０℃で４時間だけ加熱する。冷却後、容器を開け、反応物を取り出す。ここで得られた反応物の量は０．６ｇであった。反応物をエタノールで数回洗浄して乾燥し、粉末を取り出す。
【００５９】
次に洗浄が完了した後、反応生成物を８０℃の空気中で乾燥させ、その後、反応生成物を４５０℃で焼成した。
【００６０】
この結果得られたものについて、そのＸ線回折パターンを確認したところ、図１４に示したレファレンスパターンとほぼ一致する結果が得られた。
【００６１】
また、実施例１と同様の条件で図１６のＳＥＭ像を得た。得られた粉末は、長径が５〜１４μｍ、厚みが０．５〜１μｍで、平均が長径１２μｍ、厚さ０．８μｍ（８００ｎｍ）となっていることが観察された。以上のことより長径方向の平均粒子長と厚み方向の平均粒子長の比が１５であった。
【００６２】
（比較例１）
次に、実施例１と同様の条件であるが、ＫＯＨ＋ＮａＯＨ溶液のモル濃度を２ｍｏｌ／ｌとした例について述べる。この例ではまず、ＫＯＨとＮａＯＨをＫ／Ｎａ＝１．５の割合で混合し、ＫＯＨ＋ＮａＯＨ溶液のモル濃度が２ｍｏｌ／ｌとなるように秤量した後に、イオン交換水へ溶解させる。
【００６３】
次に、平均粒径２００ｎｍで斜方晶の構造を有するＮｂ2Ｏ5粉末を０．２６６ｇ（１．６ｗｔ％）秤量し、先に作製したＫＯＨ＋ＮａＯＨ溶液１５ｍｌ中へ加える。また、さらにＮｂ2Ｏ5粉末に対して１．５ｗｔ％の界面活性剤ＳＤＢＳを加えて攪拌する。
【００６４】
こうして得られた混合溶液を、テフロンライニングしたオートクレーブ容器に入れ密封する。そして１７０℃で４時間だけ加熱する。冷却後、容器を開け、反応物を取り出す。ここで得られた反応物の量は０．３２ｇであった。反応物をエタノールで数回洗浄して乾燥し、粉末を取り出す。
【００６５】
次に洗浄が完了した後、反応生成物を８０℃の空気中で乾燥させ、その後、反応生成物を４５０℃で焼成した。
【００６６】
この結果得られたもののＳＥＭ像（図１７）を観察したところ、得られた粉末は粉砕状態となっており測定不能であった。よって、板状結晶を得ることは出来なかった。
【００６７】
（実施例３）
次に、実施例１と同様の条件であるが、ＫＯＨ＋ＮａＯＨ溶液のモル濃度を８ｍｏｌ／ｌとした例について述べる。まず、ＫＯＨとＮａＯＨをＫ／Ｎａ＝１．５の割合で混合し、ＫＯＨ＋ＮａＯＨ溶液のモル濃度が８ｍｏｌ／ｌとなるように秤量した後に、イオン交換水へ溶解させる。
【００６８】
次に、平均粒径２００ｎｍで斜方晶の構造を有するＮｂ2Ｏ5粉末を１．０６４ｇ（４．９ｗｔ％）秤量し、先に作製したＫＯＨ＋ＮａＯＨ溶液１５ｍｌ中へ加える。また、さらにＮｂ2Ｏ5粉末に対して１．５ｗｔ％の界面活性剤ＳＤＢＳを加えて攪拌する。
【００６９】
こうして得られた混合溶液を、テフロンライニングしたオートクレーブ容器に入れ密封する。そして１７０℃で４時間だけ加熱する。冷却後、容器を開け、反応物を取り出す。ここで得られた反応物の量は１．２７ｇであった。反応物をエタノールで数回洗浄して乾燥し、粉末を取り出す。
【００７０】
次に洗浄が完了した後、反応生成物を８０℃の空気中で乾燥させ、その後、反応生成物を４５０℃で焼成した。
【００７１】
この結果得られたもののＸ線回折パターンを確認したところ、図１４に示したレファレンスパターンとほぼ一致する結果が得られた。
【００７２】
また、焼成後の反応生成物のＳＥＭ像（図１８）を観察したところ、得られた粉末は、長径が０．５〜４μｍ、厚みが０．２〜０．６μｍで、平均が長径３μｍ、厚さ０．５μｍ（５００ｎｍ）となっていることが観察された。以上のことより長径方向の平均粒子長と厚み方向の平均粒子長の比が６であった。
【００７３】
（比較例２）
次に、実施例１と同様の条件であるが、ＫＯＨ＋ＮａＯＨ溶液のモル濃度を１０ｍｏｌ／ｌとした例について述べる。この例ではまず、ＫＯＨとＮａＯＨをＫ／Ｎａ＝１．５の割合で混合し、ＫＯＨ＋ＮａＯＨ溶液のモル濃度が１０ｍｏｌ／ｌとなるように秤量した後に、イオン交換水へ溶解させる。
【００７４】
次に、平均粒径２００ｎｍで斜方晶の構造を有するＮｂ2Ｏ5粉末を１．３３ｇ（５．９ｗｔ％）秤量し、先に作製したＫＯＨ＋ＮａＯＨ溶液１５ｍｌ中へ加える。また、さらにＮｂ2Ｏ5粉末に対して１．５ｗｔ％の界面活性剤ＳＤＢＳを加えて攪拌する。
【００７５】
こうして得られた混合溶液を、テフロンライニングしたオートクレーブ容器に入れ密封する。そして１７０℃で４時間だけ加熱する。冷却後、容器を開け、反応物を取り出す。ここで得られた反応物の量は１．５ｇであった。反応物をエタノールで数回洗浄して乾燥し、粉末を取り出す。
【００７６】
次に洗浄が完了した後、反応生成物を８０℃で自然乾燥させ、その後、反応生成物を４５０℃で焼成した。
【００７７】
この焼成後の反応生成物についてそのＳＥＭ像（図１９）を観察したところ、得られた粉末は粉砕状態となっており測定不能であった。つまり板状結晶を得ることは出来なかった。
【００７８】
（実施例４）
次に、実施例１とほぼ同様の条件であるが、さらにＮｂ2Ｏ5粉末と界面活性剤の量を増やした場合について説明する。
まず、ＫＯＨとＮａＯＨをＫ／Ｎａ＝１．５の割合で混合し、ＫＯＨ＋ＮａＯＨ溶液のモル濃度が６ｍｏｌ／ｌとなるように秤量した後に、イオン交換水へ溶解させる。
【００７９】
次に、平均粒径２００ｎｍで斜方晶の構造を有するＮｂ2Ｏ5粉末を１．２ｇ（５．８ｗｔ％）秤量し、先に作製したＫＯＨ＋ＮａＯＨ溶液１５ｍｌ中へ加える。また、さらにＮｂ2Ｏ5粉末に対して３ｗｔ％の界面活性剤ＳＤＢＳを加えて攪拌する。
【００８０】
こうして得られた混合溶液を、テフロンライニングしたオートクレーブ容器に入れ密封する。１７０℃で４時間だけ加熱する。冷却後、容器を開け、反応物を取り出す。ここで得られた反応物の量は１．３２ｇであった。反応物をエタノールで数回洗浄して乾燥し、粉末を取り出す。
【００８１】
次に洗浄が完了した後、反応生成物を８０℃の空気中で乾燥させ、その後、反応生成物を４５０℃で焼成した。
【００８２】
得られた粉体のＸ線回折パターン及びＳＥＭ像による形態観察から上記した実施例１と同様の結果が得られた。
また、得られた粉体のＳＥＭ像を観察したところ、得られた粉末は、長径が０．１〜３μｍ、厚みが０．１〜０．４μｍで、平均が長径２μｍ、厚さ０．３μｍ（３００ｎｍ）となっていることが観察された。以上のことより長径方向の平均粒子長と厚み方向の平均粒子長の比が約７であった。
【００８３】
（実施例５）
さらに、実施例１とほぼ同様の条件であるが界面活性剤の量を変えた例について述べる。まず、ＫＯＨとＮａＯＨをＫ／Ｎａ＝１．５の割合で混合し、ＫＯＨ＋ＮａＯＨ溶液のモル濃度が６ｍｏｌ／ｌとなるように秤量した後に、イオン交換水へ溶解させる。
【００８４】
次に、平均粒径２００ｎｍで斜方晶の構造を有するＮｂ2Ｏ5粉末を０．７９８ｇ（３．９ｗｔ％）秤量し、先に作製したＫＯＨ＋ＮａＯＨ溶液１５ｍｌ中へ加える。また、さらにＮｂ2Ｏ5粉末に対して３ｗｔ％の界面活性剤ＳＤＢＳを加えて攪拌する。
【００８５】
こうして得られた混合溶液を、テフロンライニングしたオートクレーブ容器に入れ密封する。１５０℃で４時間だけ加熱する。冷却後、容器を開け、反応物を取り出す。ここで得られた反応物の量は０．８８ｇであった。反応物をエタノールで数回洗浄して乾燥し、粉末を取り出す。
【００８６】
次に洗浄が完了した後、反応生成物を８０℃の空気中で乾燥させ、その後、反応生成物を４５０℃で焼成した。
【００８７】
得られた粉体のＸ線回折パターン及びＳＥＭ像による形態観察から上記した実施例１と同様の結果が得られた。
また、ＳＥＭ像を観察したところ、得られた粉末は、長径が０．２〜５μｍ、厚みが０．３〜０．８μｍで、平均の長径が３μｍ、厚さ０．５μｍ（５００ｎｍ）となっていることが観察された。以上のことより長径方向の平均粒子長と厚み方向の平均粒子長の比が６であった。
【００８８】
（実施例６）
さらに、実施例１とほぼ同様の条件であるが、Ｋ／Ｎａの比を変えた例を示す。まず、ＫＯＨとＮａＯＨをＫ／Ｎａ＝０．６の割合で混合し、ＫＯＨ＋ＮａＯＨ溶液のモル濃度が６ｍｏｌ／ｌとなるように秤量した後に、イオン交換水へ溶解させる。
【００８９】
次に、平均粒径２００ｎｍで斜方晶の構造を有するＮｂ2Ｏ5粉末を０．７９８ｇ（４．０ｗｔ％）秤量し、先に作製したＫＯＨ＋ＮａＯＨ溶液１５ｍｌ中へ加える。また、さらにＮｂ2Ｏ5粉末に対して１．５ｗｔ％の界面活性剤ＳＤＢＳを加えて攪拌する。
【００９０】
こうして得られた混合溶液を、テフロンライニングしたオートクレーブ容器に入れ密封する。１７０℃で４時間だけ加熱する。冷却後、容器を開け、反応物を取り出す。ここで得られた反応物の量は０．８８ｇであった。反応物をエタノールで数回洗浄して乾燥し、粉末を取り出す。
【００９１】
次に洗浄が完了した後、反応生成物を８０℃の空気中で乾燥させ、その後、反応生成物を４５０℃で焼成した。
【００９２】
得られた粉体のＸ線回折パターン及びＳＥＭ像による形態観察から上記した実施例１と同様の結果が得られた。
また、ＳＥＭ像を観察したところ、得られた粉末は、長径が１〜８μｍ、厚みが０．２〜０．８μｍで、平均の長径が６μｍ、厚さ０．６μｍ（６００ｎｍ）となっていることが観察された。以上のことより長径方向の平均粒子長と厚み方向の平均粒子長の比が１０であった。
【００９３】
（比較例３）
ＫＯＨとＮａＯＨをＫ／Ｎａ＝０．４の割合で混合し、ＫＯＨ＋ＮａＯＨ溶液のモル濃度が６ｍｏｌ／ｌとなるように秤量した後に、イオン交換水へ溶解させる。
【００９４】
次に、平均粒径２００ｎｍで斜方晶の構造を有するＮｂ2Ｏ5粉末を０．７９８ｇ（４．０ｗｔ％）秤量し、先に作製したＫＯＨ＋ＮａＯＨ溶液１５ｍｌ中へ加える。また、さらにＮｂ2Ｏ5粉末に対して１．５ｗｔ％の界面活性剤ＳＤＢＳを加えて攪拌する。
【００９５】
こうして得られた混合溶液を、テフロンライニングしたオートクレーブ容器に入れ密封する。１７０℃で４時間だけ加熱する。冷却後、容器を開け、反応物を取り出す。ここで得られた反応物の量は０．８８ｇであった。反応物をエタノールで数回洗浄して乾燥し、粉末を取り出す。
【００９６】
次に洗浄が完了した後、反応生成物を８０℃の空気中で乾燥させ、その後、反応生成物を４５０℃で焼成した。
【００９７】
得られた粉体のＸ線回折パターンを確認したところ実施例１と同様の結果が得られた。しかしながら、ＳＥＭ像を観察したところ、得られた粉末は、平均長さが１５μｍの柱状の形をした粉末であり、板状結晶を得ることは出来なかった。
【００９８】
（実施例７）
さらに、ＫＯＨとＮａＯＨをＫ／Ｎａ＝３．５の割合で混合し、ＫＯＨ＋ＮａＯＨ溶液のモル濃度が６ｍｏｌ／ｌとなるように秤量した後に、イオン交換水へ溶解させる。
【００９９】
次に、平均粒径２００ｎｍで斜方晶の構造を有するＮｂ2Ｏ5粉末を０．７９８ｇ（３．９ｗｔ％）秤量し、先に作製したＫＯＨ＋ＮａＯＨ溶液１５ｍｌ中へ加える。また、さらにＮｂ2Ｏ5粉末に対して１．５ｗｔ％の界面活性剤ＳＤＢＳを加えて攪拌する。
【０１００】
こうして得られた混合溶液を、テフロンライニングしたオートクレーブ容器に入れ密封する。１７０℃で４時間だけ加熱する。冷却後、容器を開け、反応物を取り出す。ここで得られた反応物の量は０．８８ｇであった。反応物をエタノールで数回洗浄して乾燥し、粉末を取り出す。
【０１０１】
次に洗浄が完了した後、反応生成物を８０℃の空気中で乾燥させ、その後、反応生成物を４５０℃で焼成した。
【０１０２】
得られた粉体のＸ線回折パターンを確認したところ実施例１と同様の結果が得られた。また、ＳＥＭ像を観察したところ、得られた粉末は、長径が１〜８μｍ、厚みが０．２〜０．８μｍで平均の長径が６μｍ、厚さ０．５μｍ（５００ｎｍ）となっていることが観察された。以上のことより長径方向の平均粒子長と厚み方向の平均粒子長の比が１２であった。
【０１０３】
以上から、アルカリ水溶液であるＫＯＨ＋ＮａＯＨ溶液のモル濃度と板状結晶の平均長径の関係は、図２０に示すように、ＫＯＨ＋ＮａＯＨ溶液のモル濃度を４〜８ｍｏｌ／ｌとすることにより平均長径３μｍ〜１２μｍの板状結晶が得られることが分かった。また、４ｍｏｌ／ｌと８ｍｏｌ／ｌに臨界点があり、４ｍｏｌ／ｌ未満あるいは、８ｍｏｌ／ｌを超えると板状結晶が得られにくいことが分かった。なお、ＫＯＨ＋ＮａＯＨ溶液のモル濃度が４ｍｏｌ／ｌ未満あるいは、８ｍｏｌ／ｌを超えている範囲では、板状結晶がほとんど観察できないため、平均長径が算出できず、このグラフに表すことができなかった。
さらに、Ｋ／Ｎａの比が１〜４では板状結晶の平均長径は、ほとんど変化しないが、他の条件によってはＫ／Ｎａ＜１．５になると、Ｋ／Ｎａが小さいほど板状結晶が少なくなり、Ｋ／Ｎａ＝０．５未満では板状粉末が観察でき難くなる。またＫ／Ｎａ＞３．５では、板状結晶の長径にばらつきを生じるので、Ｋ／Ｎａの好適範囲は、０．５以上３．５以下と考えられる。なお、板状結晶の量からは、Ｋ／Ｎａのより好適な範囲は、１．０以上３．５以下、さらには１．５以上３．５以下となる。
【０１０４】
（比較例４）
一方、実施例１と同様の製造過程と条件を用いて粉末を製造するが、界面活性剤ＳＤＢＳを添加しない例を比較例として挙げる。図２１に、水熱合成における加熱時間をそれぞれ２時間、４時間、１６時間、２４時間として得られた粉末のＸ線回折パターンを示す。図２１によると、２時間加熱時、及び４時間加熱時に得られた粉末についてのＸ線回折パターンは、図１４にレファレンスパターンとして示したＫ4Ｎａ4Ｎｂ6Ｏ19・９Ｈ2ＯのＸ線回折パターンと一致する部分が多くあり、主たる成分は、Ｋ4Ｎａ4Ｎｂ6Ｏ19・９Ｈ2Ｏと推察されるが、１６時間を超えるときには、Ｘ線回折パターンが図１４の例と大きく異なっており、作製された粉末の主たる成分が、Ｋ4Ｎａ4Ｎｂ6Ｏ19・９Ｈ2Ｏとは異なるものとなったと推測される。
【０１０５】
さらに、それらのＳＥＭ像を参照すると、１６時間加熱して得られた粉末では、ペロブスカイト構造となっており、板状の結晶は認められない。また、４時間加熱して得た粉末のＳＥＭ像は、図６に示したものだが、実施例１の図１５で例示した結晶と比べて、丸みを帯び、結晶配向セラミックスを得にくい構造となっている。
【０１０６】
（比較例５）
次に、平均粒径２０００ｎｍで単斜晶の構造を有するＮｂ2Ｏ5粉末を用いた。ここで用いたＮｂ2Ｏ5粉末の粒子ＳＥＭ像（加速電圧５ｋＶ、１５０００倍）とＸ線回折パターンを図２２（ａ）、（ｂ）に示すが、図２２よりこの平均粒径２０００ｎｍで単斜晶の構造を有するＮｂ2Ｏ5粉末は２μｍ以上の柱状を呈し、また単斜晶系の結晶構造となっているため、板状化には適さないと考えられたが同様の製造工程を継続した。
【０１０７】
よって、次に平均粒径２０００ｎｍで斜方晶の構造を有するＮｂ2Ｏ5粉末を０．５３２ｇ（３ｗｔ％）秤量し、先に作製したＫＯＨ＋ＮａＯＨ溶液１５ｍｌ中へ加える。また、さらにＮｂ2Ｏ5粉末に対して１．５ｗｔ％の界面活性剤ＳＤＢＳを加えて攪拌する。
【０１０８】
こうして得られた混合溶液を、テフロンライニングしたオートクレーブ容器に入れ密封する。２００℃で４時間だけ加熱する。冷却後、容器を開け、反応物を取り出す。ここで得られた反応物の量は０．６４ｇであった。
【０１０９】
この例において、反応生成物のＳＥＭ像（加速電圧５ｋＶ、１２０００倍）を図２３に示す。予想通り図２３に示すように板状結晶はできず、サイコロ状（略立方体の形状）の粒子形状を有するペロブスカイト構造になっていることが分かった。
【０１１０】
（比較例６）
また、平均粒径２０００ｎｍで単斜晶の構造を有するＮｂ2Ｏ5粉末を９６時間ボールミルで粉砕して平均粒径５００ｎｍの粉末となした。この粉末粒子のＸ線回折パターンをとったところ結晶構造は単斜晶のままであった。この粉砕したＮｂ2Ｏ5粉末を用い、実施例１と同様な製造工程で、温度２００℃、４時間の水熱合成を行った後の反応生成物のＳＥＭ像をみたところ板状結晶はできていなかった。
以上の実施例と比較例より、斜方晶系の結晶構造を有する酸化物粉末を用いることで板状結晶が得られることが分かった。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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