(57)【要約】【課題】ＧＰＳなどで使用される極超短波の全方位からの透過性に優れ、受信アンテナなどを収納する筐体などに利用できる高強度で高硬度の電波強度増幅材料ならびにその成形体を提供する。【解決手段】電波強度増幅材料は、２．５質量％から８．５質量％の酸化イットリウムを含有する酸化ジルコニウムであって、結合酸素量が化学量論組成のＺｒＯ２より酸素量が少なく、好ましくは成形体の内部に酸素欠損量の傾斜を有する。電波強度増幅材料は、極超短波の電波が酸化ジルコニウムを透過した際に増幅される。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化ジルコニウムに、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、及び酸化イットリウムの少なくともいずれかの希土類酸化物を含む安定化剤が含有されている、極超短波の電波を透過させると、空気中よりも伝播が増幅される電波強度増幅材料。
【請求項２】
酸化ジルコニウムに２．５質量％から８．５質量％の酸化イットリウムが含有されている請求項１に記載の電波強度増幅材料。
【請求項３】
酸素欠損により黒色化されている請求項１または２に記載の電波強度増幅材料。
【請求項４】
酸化ジルコニウム内の酸素欠損割合が傾斜的に変化している請求項１〜３のいずれか一項に記載の電波強度増幅材料。
【請求項５】
酸化ジルコニウム内の酸素欠損割合が電磁波進行方向の入力側からアンテナ側に増大している請求項１〜４のいずれか一項に記載の電波強度増幅材料。
【請求項６】
異なった方向からの複数の極超短波の電波を同時に透過させると、それぞれの電波が空気中よりも伝播が増幅される、請求項１〜５のいずれか一項に記載の電波強度増幅材料。
【請求項７】
前記極超短波が、Ｌ１帯波である請求項１〜６のいずれか一項に記載の電波強度増幅材料。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の材料を用いた成形体。
【請求項９】
請求項８に記載の成形体を、８００℃以上の高温にて酸化した成形体。
【請求項１０】
請求項８または９に記載の成形体を機械的に加工した成形体。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の材料および成形体を組み込んだ電子機器。
【請求項１２】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の電波強度増幅材料を、酸素欠損させながら固化する通電焼結法。
【請求項１３】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の電波強度増幅材料を、直流電流を印加して内部の酸素欠損割合が傾斜的に変化した状態で固化する通電焼結法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＧＰＳ衛星などから発せられる極超短波を受信するための筐体などに使用できる電波強度増幅材料、その成形体及びそれを用いた電子機器に関するものである。具体的には、Ｌ１帯波の極超短波の電波に対して受信時の障害とならず、複数の衛星からの電波を増感させてアンテナへ供給できる酸化イットリウムで安定化した酸化ジルコニウム焼結体、その成形体、それを用いた電子機器、及び通電焼結法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、地球から２０，０００ｋｍ上空の衛星から発せられるＧＰＳなどの電波を受信するには、周波数に応じたアンテナで電波を受けている。そして増幅を行ってから、位置データや時刻データとして活用されている。しかし、携帯型の小型機器（情報端末や時計など）ではアンテナを筐体（ケース）に入れる必要があり、筐体などの存在によってアンテナの受信感度が低下するという問題があった。
【０００３】
さらに、移動体（自動車や電車など）や建物（コンクリートや鉄骨など）の中では、電波を導入できる空間が限定されるなどして、受信感度が著しく低下するという問題があった。特に、電気伝導体である金属に関しては、電波を遮蔽して内部に届きにくくなるという欠点があり、小型機器の筐体として金属は十分な強度を有しているが、そのままではアンテナを包むことができなかった。そのため、電波を受ける部分を非導電体であるセラミックスやガラス、樹脂などに置き換えて利用しており、構造体の強度の点では問題があった。
【０００４】
また、ＧＰＳによる位置決定においては、複数の衛星からの電波を受信する必要があり、高精度な３次元位置決定には４つ以上の衛星からの電波を受信する必要がある。しかし、視野の限られた街中での受信では、４つの電波のアンテナへの照射角が様々となる。アンテナへの照射角が垂直方向からずれることでアンテナの受信感度が低下することが知られている。本来、ＧＰＳによる位置決定では、最低４つの衛星からの電波を高感度に受信する必要があり、アンテナへの照射角の影響を受けないことが理想である。そのため、筐体を半球面にするなどの方法がとられているが、このような使い方では筐体の存在による意匠性の低下などが問題であった。できれば、移動体や建物などによって電波が減少されても、安定して全方向からの電波をアンテナで受信できる高強度の筐体材料が求められている。
【０００５】
さらに、実用面を考えると、デザインを犠牲にせず、意匠性として任意の形状に加工できることが好ましく、色彩としても金属光沢（銀色）や黒色、白色、透明などの任意の色になることが好ましい状況である。
【０００６】
これまでに上記課題を解決するための技術として、非特許文献１のような表面酸化されたアルミニウム微小粉末を利用した技術などが検討されているが、強度も意匠性も満足する材料とはなっていない。また、ＧＰＳのような約１．５ＧＨｚの電波を安定して受信するには受信感度が不十分であり、筐体として適用した際には電波感度の低下を防ぐことができない。理想的には、空気よりも電波の受信感度が向上することが望ましい。
【０００７】
一方、酸化ジルコニウムは、高温において酸素イオンによる導電性を有し、酸化ジルコニウム粉末の焼結時に直流電流を印加することで、結合酸素量が化学量論組成のＺｒＯ２より少ない状態、つまり酸素欠損状態にすることで黒色化した焼結体が得られることが特許文献１および２で確立されている。酸素欠損の割合で白色から黒色まで色を変化させられることから、意匠性に富む材料として期待されている。しかし、本材料のＬ１帯波の電波に対する感度については従来の非導電性セラミックスの範疇と考えられており、酸化アルミニウムなどと同じレベルと考えられている。また、酸化ジルコニウムに特有の酸素欠損等が電波受信に与える影響については注目されておらず、電磁波感度に関する特性評価は行われていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−１７１１７７号公報
【特許文献２】特開２００４−１７６１２５号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Ｋ．Ｍａｔｓｕｍｕｒａ  ｅｔ．ａｌ．  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ，  ｖｏｌ．１０３，  ０９３１０５（２００８）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上述のような問題に鑑みてなされたものであり、衛星等から発せられる極超短波の電波に対して、該物質内を通過させ、電波を受信するアンテナに導波できる電波強度増幅材料、その成形体、それを用いた電子機器、及び通電焼結法を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を達成するため、本発明は以下の技術的手段から構成される。
【００１２】
［１］  酸化ジルコニウムに、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、及び酸化イットリウムの少なくともいずれかの希土類酸化物を含む安定化剤が含有されている、極超短波の電波を透過させると、空気中よりも伝播が増幅される電波強度増幅材料。
【００１３】
［２］  酸化ジルコニウムに２．５質量％から８．５質量％の酸化イットリウムが含有されている前記［１］に記載の電波強度増幅材料。
【００１４】
［３］  酸素欠損により黒色化されている前記［１］または［２］に記載の電波強度増幅材料。
【００１５】
［４］  酸化ジルコニウム内の酸素欠損割合が傾斜的に変化している前記［１］〜［３］のいずれか一項に記載の電波強度増幅材料。
【００１６】
［５］  酸化ジルコニウム内の酸素欠損割合が電磁波進行方向の入力側からアンテナ側に増大している前記［１］〜［４］のいずれか一項に記載の電波強度増幅材料。
【００１７】
［６］  異なった方向からの複数の極超短波の電波を同時に透過させると、それぞれの電波が空気中よりも伝播が増幅される、前記［１］〜［５］のいずれか一項に記載の電波強度増幅材料。
【００１８】
［７］  前記極超短波が、Ｌ１帯波である前記［１］〜［６］のいずれか一項に記載の電波強度増幅材料。
【００１９】
［８］  前記［１］〜［７］のいずれか一項に記載の材料を用いた成形体。
【００２０】
［９］  前記［８］に記載の成形体を、８００℃以上の高温にて酸化した成形体。
【００２１】
［１０］  前記［８］または［９］に記載の成形体を機械的に加工した成形体。
【００２２】
［１１］  前記［１］〜［１０］のいずれかに記載の材料および成形体を組み込んだ電子機器。
【００２３】
［１２］  前記［１］〜［７］のいずれかに記載の電波強度増幅材料を、酸素欠損させながら固化する通電焼結法。
【００２４】
［１３］  前記［１］〜［７］のいずれかに記載の電波強度増幅材料を、直流電流を印加して内部の酸素欠損割合が傾斜的に変化した状態で固化する通電焼結法。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の電波強度増幅材料は、ＧＰＳなどのＬ１帯波〜Ｌ５帯波の電波を受信する電子機器の受信アンテナを収納する筐体などを、作製することができる。本発明の電波強度増幅材料は、電波受信感度を損なうことなく高硬度・高強度である。さらに、本発明の電波強度増幅材料は錆びることがなく、高硬度であるため傷などの発生も抑え、装飾性の高い部材とすることができる。また、地表の隆起などを長期に高精度観測する場合においても、受信感度を損なうことなく、４つ以上の衛星からの電波を経年変化なく高精度に受信することができる。さらに、本発明の電波強度増幅材料の色調も白色から黒色まで幅広い発色が行え、意匠性の高い部材を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】極超短波の電波の測定装置の模式図である。
【図２】本願発明の酸化ジルコニウムの酸素欠損による黒色化を明示する黒色酸化ジルコニウム（実施例１）、灰色酸化ジルコニウム（実施例２）、白色酸化ジルコニウム（実施例４）の外観を示す写真である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態について説明する。本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、変更、修正、改良を加え得るものである。
【００２８】
本願発明の実施形態に係る極超短波の電波強度増幅材料は、相の安定化剤として酸化カルシウムや酸化マグネシウム、あるいは酸化イットリウムなどの希土類酸化物を含有する酸化ジルコニウムである。安定化剤としては、酸化イットリウムが好ましい。酸化ジルコニウムは、含有する酸化イットリウムが４質量％未満では一般に部分安定化酸化ジルコニウムと呼ばれ、それ以上含有する場合は完全安定化酸化ジルコニウムと呼ばれる。本願発明においては、酸化ジルコニウムの安定化度はあまり関係ないが、８．５質量％を越える酸化イットリウムを含む酸化ジルコニウムでは、焼結により微細なクラックが発生し、完全な焼結体を作製することが難しい。２．５質量％未満の酸化イットリウムでは、酸化ジルコニウムの安定化がほとんどなく、やはり焼結体の強度が不十分となるため、含有される酸化イットリウムは、２．５〜８．５質量％が好ましい。
【００２９】
酸化イットリウムを含む酸化ジルコニウムは、高温で酸素イオン伝導体となり、焼結時の雰囲気によっては灰色になることが知られている。本願発明のＬ１帯波の電波強度増幅材料は酸化ジルコニウムの色によらず、本周波数域の電波を増感させることができる。ただ、酸素欠損が生じた方がより電波強度の向上が大きく、直流を印加して焼結した際に得られる黒色の酸化ジルコニウムが最も大きな向上が認められる。
【００３０】
本願発明では、酸化ジルコニウムの結合酸素量を成形体の内部で傾斜的に変化させることでその効果をより大きく発現することができる。すなわち、焼結時に直流電流を印加して酸素イオンを移動させることにより（通電焼結法）、酸素欠損を誘発する際には、電気の流れる方向に沿って酸素イオンが移動するため、上下面での酸素欠損量に違いが生じる。上下面ともに本願発明の効果は得られるが、電波の入力側の酸素欠損を減らして（酸素量は増加）、アンテナ側の酸素欠損を増やした（酸素量は減少）方が本願発明の効果が大きくなる。酸素欠損割合が電磁波進行方向の入力側からアンテナ側に増大することが好ましい。このようにして成形体の内部に酸素欠損割合の傾斜をつけることは電波強度を増幅させる効果をさらに高めることができる。また、異なった方向からの複数の極超短波の電波を同時に透過させると、それぞれの電波が空気中よりも伝播が増幅される。
【００３１】
また、酸素欠損により黒色化した酸化ジルコニウムにおいては、酸化雰囲気中で加熱することにより、雰囲気中の酸素が表面から内部に拡散していき酸素欠損が低減される。酸素欠損を低減することで、色が白色に近づくため、様々な階調（グレースケール）をもたせて意匠性を高めることができる。
【００３２】
その他の構成元素は本発明では規定しないが、粉末の大きさを調整するために通常使用される粉砕や篩などから混入する１質量％未満の鉄などの不純物元素が存在しても、本願発明の効果に大きな影響を与えない。主成分である酸化ジルコニウムの粒径は、焼結を行って成形する際の焼結温度を決定する因子となり、微細粒子であれば低温での焼結が可能となるが、本願発明の効果には影響しない。
【００３３】
酸化ジルコニウムの成形方法としては、粉末冶金を利用した焼結が一般的である。酸化ジルコニウムの粉末に成形用助剤としてパラフィンやポリビニールアルコールなどを適量添加し、プレスやＣＩＰなどの圧力を利用した成形が用いられる。その後、大気中で加熱することで成形用助剤を除去させて、焼結することができる。焼結温度を低温化するために加圧力を利用したホットプレスなども利用される。さらに、ガスの圧力を利用したＨＩＰなども利用できる。焼結時に酸素欠損を生じさせるためには、焼結雰囲気を非酸化雰囲気にすればよい。焼結を真空中や不活性ガス中で行うことで、酸化ジルコニウム焼結体に酸素欠損を生じさせることができる。また、酸化ジルコニウムの粉末を黒鉛製の型に充填し、真空中もしくは非酸化雰囲気で通電を行いながら加圧焼結する方法も利用できる。この場合、還元性雰囲気であるため、酸素欠損が容易に生じ、酸化ジルコニウムの黒色化が一層進む。なお、焼結温度は特に限定しないが、緻密な焼結体を作製するには、１２００〜１５００℃、焼結時間５分〜２時間で焼結することが望ましい。また、電波強度増幅材料を固化成形した後、意匠性を高めるために、大気中などで８００℃以上の高温で酸化させて酸素欠損を低減してもよい。表面の色の白色化が進むと、当該電波の増感がわずかに弱くなるが、大きな問題とはならない。
【００３４】
得られた酸化ジルコニウム焼結体の加工には、機械的な加工法が利用でき、一般にダイヤモンド粒子を含む工具による研削加工が行える。本願発明の酸化ジルコニウムにおいてもこのような研削加工が行える。なお、酸素欠損によって黒色化した酸化ジルコニウム焼結体は、機械的特性に大きな違いがないため、酸素欠損の量によらず同条件での加工が行える。酸化ジルコニウム焼結体の成形体を組み込むことにより、携帯電話や時計などの電子機器を製造することができる。
【実施例】
【００３５】
以下、実施例に基づいて本発明を具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例によって何ら限定されるものではない。なお、本願発明の当該電波の増感度は、ＧＰＳ電波を用いて、ＧＰＳ用電波受信システム（ＵＢＬＯＸ社製ＥＶＫ−６Ｈ−０）にて、鉄筋コンクリート構造５階建て建屋の２階窓際部で測定した。測定時間は衛星の位置がほぼ同じ位置に戻るまで測定するため、２４時間の連続測定とした。衛星の位置によって変化する受信強度の中で、強度の強い４電波を１秒間隔で測定した。測定データは、ＮＥＭＡフォーマットで得られ、それぞれの衛星からの電波強度はＣ／Ｎｏ（キャリア／ノイズ比）（ｄＢ）として出力されるため、本数値をもって電波強度として評価を行った。
【００３６】
（１）試験１
（比較例１）
図１は、電波の測定装置の模式図である。ＧＰＳ用電波受信アンテナを、受波部分のみに直径２５ｍｍの穴を開けたアルミ箔（金属シールド２）で全体を覆い、受信強度を測定した（比較例１）。図１では、穴からＧＰＳアンテナ１が見えている。２４時間の測定を行い、強度の強い４電波を統計処理して信号強度を算出した。
【００３７】
測定の一例として、第１信号強度は２８．１０６ｄＢ、第２信号強度は２２．１９８ｄＢ、第３信号強度は１６．３５３ｄＢ、第４信号強度は１０．４９９ｄＢを示した。信号強度が小さくなると、測定ごとの差が大きくなる傾向を示したが、その差は第１信号強度で１％以下、第４信号強度で５％程度であった。平均値として、第１信号強度２８．２１８ｄＢ、第２信号強度２２．４７６ｄＢ、第３信号強度１６．５６１ｄＢ、第４信号強度１０．８２３ｄＢとした（比較例１）。各信号は、第１信号強度を１００とすると、第２信号強度が８０、第３信号強度が５９、第４信号強度が３８程度である。
【００３８】
（比較例２〜４）
この電波受信システムのアンテナの上に、３０ｍｍ径で厚み２ｍｍの酸化アルミニウム（白色）焼結体（比較例２）、酸化ジルコニウム（３質量％酸化イットリウム含有：白色）焼結体（比較例３）、ステンレス（ＳＵＳ３０４）焼結体（比較例４）を順番に置き、それぞれ２４時間での信号強度を測定した。
【００３９】
酸化アルミニウム（比較例２）では、第１信号強度２９．５８５ｄＢ、第２信号強度２４．９３７ｄＢ、第３信号強度１９．２８８ｄＢ、第４信号強度１３．３１５ｄＢとなり、第１信号強度を１００とすると、第２信号強度は８４、第３信号強度は６５、第４信号強度は４５と、何もない状態より弱い信号を強く受信できた。
【００４０】
酸化ジルコニウム（比較例３）では、第１信号強度３１．７３７ｄＢ、第２信号強度２７．５９７ｄＢ、第３信号強度２３．２６６ｄＢ、第４信号強度１８．１６２ｄＢとなり、第１信号強度を１００とすると、第２信号強度は８７、第３信号強度は７３、第４信号強度は５７と、酸化アルミニウムより高い受信強度が得られ、弱い信号も増感されていることが確認できた。
【００４１】
ステンレス（比較例４）をおいた場合には、第１信号強度２．０４２ｄＢ、第２信号強度０．０３４ｄＢ、第３信号強度０．０００ｄＢ、第４信号強度０．０００ｄＢとなり、これまでに知られているように金属では電波を受信できなかった。比較例１〜４の結果を表１に示す。
【００４２】
【表１】
2017141128.tif 000002
【００４３】
（２）試験２
（実施例１）
市販されている３質量％酸化イットリウムを含有した酸化ジルコニウム粉末（東ソー製）を内径３０ｍｍで肉厚１０ｍｍの黒鉛製の型に充填し、パルス通電焼結により固化成形した。焼結雰囲気は１０Ｐａの真空とし、１３５０℃にて３０分保持して焼結を行った。焼結には直流電流を用い、加圧力３０ＭＰａにて焼結した。
【００４４】
得られた成形体（３０ｍｍ径で３ｍｍ厚み）は割れがなく、黒鉛型から容易に取り出すことができた。成形体は黒色（ＰＣＣＳ明度３．０以下）で緻密な焼結体であった。この焼結体の表面をダイヤモンド砥石にて研削し、３０ｍｍ径で２ｍｍ厚みの成形体とした。図２の左端が実施例１である。
【００４５】
得られた黒色の酸化ジルコニウム（３質量％酸化イットリウム含有）を電波受信システムのアンテナの上に設置し、２４時間での信号強度測定を行った。第１信号強度３３．２６９ｄＢ、第２信号強度２８．９２７ｄＢ、第３信号強度２４．６９２ｄＢ、第４信号強度１９．９９９ｄＢとなり、第１信号強度を１００とすると、第２信号強度は８７、第３信号強度は７４、第４信号強度は６０となり、酸化ジルコニウム（白色）より受信感度、全方位からの電波受信強度が高くなった。
【００４６】
（実施例２）
実施例１の黒色の酸化ジルコニウム焼結体を８００℃の大気中で６０分間酸化すると、灰色（ＰＣＣＳ明度６．０以上）の焼結体となった。図２の真ん中が実施例２である。
【００４７】
得られた灰色の酸化ジルコニウム（３質量％酸化イットリウム含有）を電波受信システムのアンテナ上に設置し、２４時間での信号強度測定を行った。第１信号強度３０．３６２ｄＢ、第２信号強度２６．６５２ｄＢ、第３信号強度２２．７２７ｄＢ、第４信号強度１８．３８４ｄＢとなり、第１信号強度を１００とすると、第２信号強度は８８、第３信号強度は７５、第４信号強度は６１と、第１信号強度は低いものの全方位の電波に対して減衰を抑えて受信できることができた。これは、酸素の分布に不均一性があるためと考えられる。なお、黒色の酸化ジルコニウム（３質量％酸化イットリウム含有）を完全に白色化すると、従来知られている酸化ジルコニウムと同等の特性（比較例２参照）であり、電波受信強度がやや弱くなり、受信方位による受信強度の低下も大きくなった。実施例１、２の結果を表２に示す。
【００４８】
【表２】
2017141128.tif 000003
【００４９】
（３）試験３
（実施例３）
市販されている８質量％酸化イットリウムを含有した酸化ジルコニウム粉末（東ソー製）を内径３０ｍｍで肉厚１０ｍｍの黒鉛製の型に充填し、パルス通電焼結により固化成形した。焼結雰囲気は１０Ｐａの真空とし、１３５０℃・保持時間３０分にて３０ＭＰａの加圧力で焼結を行った。なお、８質量％酸化イットリウムを含む酸化ジルコニウムは完全安定化ジルコニアであり、焼結体の強度が弱く、冷却時に熱勾配による熱応力で亀裂が生成することが多々見受けられる。そのため、焼結後の冷却は２０℃／ｍｉｎでゆっくりと行った。
【００５０】
得られた焼結体に割れがないことを確認し、表面をダイヤモンド砥石によって研削加工し、３０ｍｍ径で２ｍｍ厚みの成形体とした。なお、８質量％酸化イットリウムを含有する酸化ジルコニウム焼結体は黒色の焼結体である。
【００５１】
得られた黒色の酸化ジルコニウム（８質量％酸化イットリウム含有）を電波受信システムのアンテナの上に設置し、２４時間での信号強度測定を行った。第１信号強度３１．９１０ｄＢ、第２信号強度２７．６９０ｄＢ、第３信号強度２３．０５０ｄＢ、第４信号強度１７．７７ｄＢとなり、第１信号強度を１００とすると、第２信号強度は８７、第３信号強度は７２、第４信号強度は５６となり、黒色の酸化ジルコニウム（３質量％酸化イットリウム含有）よりやや低い信号強度であった。ただ、酸化イットリウムを含有する酸化ジルコニウムの全方位における信号強度の変化は小さく、空中で直接電波を受信するより高い感度で電波を受信できる。
【００５２】
（実施例４）
実施例３の黒色の酸化ジルコニウム（８質量％酸化イットリウム含有）を１０００℃の大気中で１２０分間保持すると、白色化（ＰＣＣＳ明度９．０以上）した。酸素は成形体の表面より拡散している。図２の右端が実施例４である。
【００５３】
得られた白色の酸化ジルコニウム（８質量％酸化イットリウム含有）を電波受信システムのアンテナの上に置き、２４時間での信号強度測定を行った。第１信号強度３０．９９９ｄＢ、第２信号強度２６．６２１ｄＢ、第３信号強度２１．５６３ｄＢ、第４信号強度１６．０３１ｄＢとなり、第１信号強度を１００とすると、第２信号強度は８６、第３信号強度は７０、第４信号強度は５２となり、黒色の酸化ジルコニウムに比べて信号強度ならびに方位による変化ともわずかに低下した。
【００５４】
（実施例５）
実施例３の黒色の酸化ジルコニウム（８質量％酸化イットリウム含有）と同じ作製方法で、３０ｍｍ径で５ｍｍ厚みの黒色の酸化ジルコニウム（８質量％酸化イットリウム含有）を作製した。この酸化ジルコニウムの第１信号強度は３６．６８５ｄＢ、第２信号強度３４．１８２ｄＢ、第３信号強度３１．５８３ｄＢ、第４信号強度２８．１００ｄＢとなり、第１信号強度を１００とすると、第２信号強度は９３、第３信号強度は８６、第４信号強度は７７となった。これは厚みが増加したことで反射電波などを成形体の側面から受信したものを考えられ、黒色酸化ジルコニウムの全方位での電波受信特性を反映しているものと考えられる。実施例３〜５の結果を表３に示す。
【００５５】
【表３】
2017141128.tif 000004
【００５６】
（４）試験４
（実施例６）
市販されている３質量％酸化イットリウムを含有した酸化ジルコニウム粉末（住友大阪セメント製）を内径３０ｍｍで肉厚１０ｍｍの黒鉛製の型に充填し、直流電流による加圧焼結を行った。焼結雰囲気は１０Ｐａの真空とし、１３００℃で４０ＭＰａでの焼結を行った。
【００５７】
得られた焼結体には割れがなく、黒色の酸化ジルコニウム焼結体が得られた。なお、本酸化ジルコニウム粉末には酸化ハフニウム（１質量％未満）が少量含まれている。やや黒色が強いように見られるが、大きな違いは観察されなかった。
【００５８】
得られた黒色の酸化ジルコニウム（３質量％酸化イットリウム含有）焼結体をダイヤモンド砥石で研削し、３０ｍｍ径で２ｍｍ厚みの成形体を作製した。この成形体を電波受信システムのアンテナの上に置き、２４時間での電波強度測定を行った。
【００５９】
直流電流を印加して焼結したため、電極のプラス側を電波の入射面として測定した場合には、第１信号強度が３２．６５８ｄＢ、第２信号強度２９．１４７ｄＢ、第３信号強度２５．５５６ｄＢ、第４信号強度２１．１３０ｄＢとなり、第１信号強度を１００とすると、第２信号強度は８９、第３信号強度は７８、第４信号強度は６５となった。
【００６０】
一方、電極のマイナス側を電波の入射面として測定した場合には、第１信号強度が３０．８７６ｄＢ、第２信号強度２６．６８２ｄＢ、第３信号強度２２．２０４ｄＢ、第４信号強度１７．３１２ｄＢとなり、第１信号強度を１００とすると、第２信号強度は８６、第３信号強度は７２、第４信号強度は５６となった。実施例６の結果を表４に示す。
【００６１】
【表４】
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【００６２】
焼結時に直流電流を印加することで、酸化ジルコニウムの酸素イオン導電性により、酸素イオンの移動に方向性が明確にでたものと考えられる。成形体の表面における酸素濃度をＥＰＭＡの波長分散分析により定性分析したところ、焼結時にプラス側だった面の酸素量は６７．１質量％であったのに対して、マイナス側は６６．６質量％と酸素量が減少していることが確認できた。これにより成形体内部にも酸素の勾配が形成されていると考えられ、電波の受信強度に差がでたものと考えられる。電波を受信する面（電波の入射側）の酸素量が多く、電波が出ていく側の酸素量が少ないと、電波の受信強度はより大きくなり、全方位に対しても安定した受信が行え、何もない状態より弱い信号を強く受信できた。
【００６３】
なお、本願発明の酸化ジルコニウムは、従来の白色を呈した酸化ジルコニウムと同等の機械的特性を有しており、硬度は１４００Ｈｖで抗折強度は１２００ＭＰａを有している。そのため、アンテナを保護する筐体として十分な強度を有している。さらに、黒色の酸化ジルコニウムは、水での腐食や元素の分解がなく、長期間安定して利用できるものと考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明のＬ１帯波電波の増感材料は、これまで携帯電話や時計などの携帯型情報端末の筐体として利用されているプラスチックやガラスなどに比べ、高強度である上、高硬度、耐熱性、耐食性を有する酸化ジルコニウムであり、その筐体としての用途が拡大することが期待される。さらに、これまで受信部分のみ異種材料が利用されているため、その強度が不連続になり、そのコストも高くなっていたが、本発明の材料で一体型の成形が可能となる。また一般に受信アンテナの上部を覆うと、受信感度は低下するが、本発明の材料は何も置かない状態より受信強度を高めることができ、正確な位置決めに必要な４つの電波を全方向から集めることができる。さらに、本発明の材料では平板でも照射角の影響を低減でき、全方位の電波を高感度に受信できる。本発明の材料はその色彩を白から黒まで変化させることができ、粉末冶金技術での任意形状への焼結・加工が可能である。そのため、意匠性を大きく損なうことなく、ＧＰＳなどのＬ１帯波の電波をさらに活用することができる。
【符号の説明】
【００６５】
１：ＧＰＳアンテナ、２：金属シールド。
【図１】
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【図２】
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