酸化スカンジウムは幅広い応用が期待できる

酸化スカンジウム化学式はSc2O3は、水と高温の酸に溶解する白色の固体です。スカンジウム含有鉱物からスカンジウム製品を直接抽出することは困難であるため、現在、スカンジウム酸化物は主に廃棄物残渣、廃水、煙、赤泥などのスカンジウム含有鉱物の副産物から回収・抽出されています。

戦略製品
スカンジウム鉱物は重要な戦略製品です。米国内務省は以前、米国経済と国家安全保障に不可欠とみなされる35種類の戦略鉱物（重要鉱物）のリスト（2018年版「重要鉱物最終リスト」）を公表しました。このリストには、産業で使用されるアルミニウム、触媒製造に使用される白金族金属、電子製品に使用される希土類元素、合金製造に使用されるスズやチタンなど、ほぼすべての経済鉱物が含まれています。

酸化スカンジウムの応用
スカンジウム単体は一般的に合金として用いられ、酸化スカンジウムはセラミック材料においても重要な役割を果たしています。例えば、固体酸化物燃料電池の電極材料として用いられる正方晶ジルコニアセラミック材料は、非常に特殊な特性を有しています。この電解質の導電性は、環境温度と酸素濃度の上昇に伴い増加します。しかし、このセラミック材料の結晶構造自体は安定して存在できず、工業的価値がありません。そのため、本来の特性を維持するには、この構造を固定できる何らかの物質をドープする必要があります。6～10％の酸化スカンジウムを添加すると、コンクリート構造のような状態になり、酸化スカンジウムを正方格子上に安定させることができます。

酸化スカンジウムは、高強度・耐高温性のエンジニアリングセラミック材料である窒化ケイ素の緻密化剤および安定剤としても使用できます。微粒子のエッジに耐火相Sc2Si2O7を生成し、エンジニアリングセラミックの高温変形を低減します。他の酸化物を添加する場合と比較して、高温機械的特性をより向上させることができます。窒化シリコン高温原子炉核燃料中のUO2に少量のSc2O3を添加すると、UO2からU3O8への変化によって起こる格子変態、体積増加および亀裂を防ぐことができます。

酸化スカンジウムは、半導体コーティングの蒸着材料として使用できます。また、可変波長固体レーザー、ハイビジョン用電子銃、メタルハライドランプなどの製造にも使用できます。

業界分析
近年、スカンジウム酸化物は、家庭用固体酸化物燃料電池（SOFC）やスカンジウムナトリウムハロゲンランプの分野でますます注目を集めています。SOFCは、高い発電効率、高いコジェネレーション効率、水資源の保全、グリーン環境保護、モジュール組み立ての容易さ、幅広い燃料選択などの利点を有しており、分散型発電、自動車用動力電池、エネルギー貯蔵電池などの分野で大きな応用価値を持っています。

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