セラミックスの密度

質問

ZnOにアルミナをドープして焼成すると、ドープしなかったものよりも相対密度が小さくなるのはなぜなのでしょうか？
AlがZnOに固溶するのと何か関係があるのでしょうか？

回答No.1

anthracene · ベストアンサー

全くの素人考えですが、以下のようなことではないでしょうか。

仮に、ZnOの中にドープされたアルミナ（というかアルミ）が、ZnOと同じ結晶構造の中に入り込んだとしたら、元々の亜鉛（６５）に比べると原子量の軽いアルミ（２７）が入ることになりますから、単位体積あたりの重さ（って密度ですね）は減るはずです。
実際にはアルミとジンクで価数が違いますから、そのままZn->Alと置き換わるはずはないと思いますが、なんらかの形でアルミがジンクのサイトを置換すれば、結晶の密度は減るのでは？

サイト置換型ではなくて、格子の隙間に侵入するタイプだと上記の説明が成り立つか怪しいですね・・・
アルミが進入することで、格子が歪み、広がるなどの効果で説明できるでしょうか？

ZnOとZnO-アルミナの結晶構造が分かっているとなんらかの説明はつけられるのではないでしょうか？