JPWO2017221372A1 - スピネル粒子およびその製造方法、並びに前記スピネル粒子を含む組成物および成形物 - Google Patents

Abstract

従来、無機フィラーとしてはアルミナがよく使用されており、前記アルミナよりも熱伝導性が低いものとして知られていたスピネルは、宝石類、蛍光発光体、触媒担体、吸着剤、光触媒、耐熱絶縁材料等の用途に適用されており、熱伝導性の無機フィラーとしての使用は想定いなかった。そこで、本発明は、熱伝導性に優れるスピネル粒子を提供することを目的とする。
マグネシウム原子、アルミニウム原子、および酸素原子と、モリブデンと、を含み、［１１１］面の結晶子径が、２２０ｎｍ以上である、スピネル粒子。

Description

本発明は、スピネル粒子およびその製造方法、並びに前記スピネル粒子を含む組成物および成形物に関する。

従来、機器の小型軽量化、高性能化が求められ、これに伴い半導体デバイスの高集積化、大容量化が進んでいる。このため、機器の構成部材に生じる発熱量が増大しており、機器の放熱機能の向上が求められている。

機器の放熱機能を向上させる方法としては、例えば、絶縁部材に熱伝導性を付与する方法、より具体的には、絶縁部材となる樹脂に無機フィラーを添加する方法が知られている。この際、使用される無機フィラーとしては、アルミナ（酸化アルミニウム）、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム等が挙げられる。

近年、機器の小型軽量化、高性能化はますます進んでおり、高い熱伝導性を有する無機フィラーが求められている。

ところで、スピネルは、一般に、ＭｇＡｌ_２Ｏ_４の化学組成で表される鉱物であり、宝石類として使用される他、その多孔構造や修飾容易性の観点から、蛍光発光体、触媒担体、吸着剤、光触媒、耐熱絶縁材料等の用途に適用されている。

例えば、特許文献１には、Ａサイト元素がＭｇでＢサイト元素がＡｌ又はＧａであり、Ｍｎがドープされ、化学量論比を超える過剰量のＭｇを含むＡＢ_２Ｏ_４スピネル型酸化物であって、前記Ｂサイト元素がＡｌである場合におけるＭｇの過剰量が前記ＡＢ_２Ｏ_４スピネル型酸化物中のＡに対する化学量論比で０．１以上０．７以下の範囲内であり、Ｍｎのドープ量が前記ＡＢ_２Ｏ_４スピネル型酸化物に対して０．０５モル％以上０．２モル％以下の範囲内であり、前記Ｂサイト元素がＧａである場合におけるＭｇの過剰量が前記ＡＢ_２Ｏ_４スピネル型酸化物中のＡに対する化学量論比で０．１以上０．９以下の範囲内であり、Ｍｎのドープ量が前記ＡＢ_２Ｏ_４スピネル型酸化物に対して０．０２５モル％以上０．２モル％以下の範囲内である、ことを特徴とする酸化物蛍光発光体に係る発明が記載されている。特許文献１の酸化物蛍光発光体によれば、Ｍｎがドープされたスピネル型酸化物が所定の構成を有する場合、赤色を蛍光発光させることができることが記載されている。

なお、特許文献１に記載の酸化物蛍光発光体は、固相反応法または溶液法で原材料を混合し、焼成することで製造できることが記載されている。

特開２０１６−１７１２５号公報

従来、スピネルは、上記のように宝石類、蛍光発光体、触媒担体、吸着剤、光触媒、耐熱絶縁材料等の用途に適用されているが、熱伝導性を有する無機フィラーとしての用途は想定されていない。この理由は、コストの観点から、従来アルミナがよく使用されており、前記アルミナよりも熱伝導性が低いものとして知られていたスピネルは熱伝導性の無機フィラーとしての使用が想定されなかったためである。

そこで、本発明は、熱伝導性に優れるスピネル粒子を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記課題を解決すべく、鋭意研究を行った。その結果、スピネル粒子の所定の結晶面の結晶子径を大きくすることで上記課題が解決されうることを見出し、本発明を完成させるに至った。

すなわち、本発明は、マグネシウム原子、アルミニウム原子、および酸素原子と、モリブデンと、を含み、［１１１］面の結晶子径が、２２０ｎｍ以上である、スピネル粒子に関する。

本発明によれば、熱伝導性に優れるスピネル粒子が提供される。

合成例１で合成したモリブデンを含むα−酸化アルミニウムのＸ線回折パターンである。 合成例１で合成したモリブデンを含むα−酸化アルミニウム粒子のＳＥＭ画像である。 合成例２で合成したモリブデンを含むα−酸化アルミニウム粒子のＳＥＭ画像である。 実施例１で製造したスピネル粒子のＸ線回折パターンである。 実施例１で製造したスピネル粒子のＳＥＭ画像である。 実施例２で製造したスピネル粒子のＳＥＭ画像である。

以下、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。

＜スピネル粒子＞
本発明の一形態によれば、スピネル粒子は、マグネシウム原子、アルミニウム原子、および酸素原子と、モリブデンと、を含む。この際、前記スピネル粒子の［１１１］面の結晶子径は、２２０ｎｍ以上である。

本形態に係る「スピネル粒子」は、マグネシウム原子、アルミニウム原子、および酸素原子を含むことから、通常、ＭｇＡｌ_２Ｏ_４の化学組成で表される。この際、スピネル粒子は、モリブデンを含む。モリブデンの含有形態は特に制限されないが、モリブデンがスピネル粒子表面に付着、被覆、結合、その他これに類する形態で配置される形態、モリブデンがスピネルに組み込まれる形態、これらの組み合わせが挙げられる。この際、「モリブデンがスピネルに組み込まれる形態」としては、スピネル粒子を構成する原子の少なくとも一部がモリブデンに置換する形態、スピネル粒子の結晶内部に存在しうる空間（結晶構造の欠陥により生じる空間等を含む）にモリブデンが配置される形態等が挙げられる。なお、前記置換する形態において、置換されるスピネル粒子を構成する原子としては、特に制限されず、マグネシウム原子、アルミニウム原子、酸素原子、他の原子のいずれであってもよい。

これらのうち、モリブデンは少なくともスピネルに組み込まれる形態で含有されることが好ましい。なお、モリブデンがスピネルに組み込まれている場合、例えば、洗浄による除去がされにくい傾向がある。

スピネル粒子の［１１１］面の結晶子径は、２２０ｎｍ以上であり、好ましくは２５０ｎｍであり、より好ましくは２６０ｎｍ以上であり、さらに好ましくは３５０ｎｍ以上であり、特に好ましくは４００ｎｍ以上である。ここで、［１１１］面はスピネル粒子の主要な結晶ドメインの１つであり、当該［１１１］面の結晶ドメインの大きさが［１１１］面の結晶子径に相当する。当該結晶子径が大きいほど粒子の緻密性および結晶性が高く、フォノンの散乱が起こる乱れ部分がないことを意味するため、熱伝導性が高いということができる。なお、スピネル粒子の［１１１］面の結晶子径は、後述する製造方法の条件を適宜設定することで制御することができる。また、本明細書において「［１１１］面の結晶子径」の値は、実施例で記載された方法で測定された値を採用するものとする。

また、本発明の一実施形態において、スピネル粒子の［３１１］面の結晶子径は、１００ｎｍ以上であることが好ましく、１５０ｎｍ以上であることがより好ましく、２５０ｎｍ以上であることがさらに好ましく、５００ｎｍ以上であることが特に好ましく、６００ｎｍ以上であることが最も好ましい。ここで、［３１１］面についてもスピネル粒子の主要な結晶ドメインの１つであり、当該［３１１］面の結晶ドメインの大きさが［３１１］面の結晶子径に相当する。当該結晶子径が大きいほど粒子の緻密性および結晶性が高く、フォノンの散乱が起こる乱れ部分がないことを意味するため、熱伝導性が高いということができる。なお、スピネル粒子の［３１１］面の結晶子径は、後述する製造方法の条件を適宜設定することで制御することができる。また、本明細書において「［３１１］面の結晶子径」の値は、実施例で記載された方法で測定された値を採用するものとする。

スピネル粒子の［３１１］面の結晶ピーク強度に対する［１１１］面の結晶ピーク強度の比（［１１１］／［３１１］）は、０．３０以上であることが好ましく、０．３３以上であることがより好ましく、０．３６以上であることがさらに好ましい。一般に、スピネル粒子を焼成により結晶成長させようとすると、スピネル結晶の各結晶面は選択性なく成長する傾向がある。しかし、［１１１］面についてはエネルギー的に結晶成長しにくいことから、［３１１］面の結晶ピーク強度に対する［１１１］面の結晶ピーク強度の比（［１１１］面／［３１１］面）の値は小さくなりうる（通常、０．３０未満）。しかしながら、本発明の一実施形態によれば、結晶成長の制御を行うことにより、スピネル粒子の［１１１］面／［３１１］面のピーク強度の比を大きくすることができる。本形態に係るスピネル粒子の［１１１］面の結晶子径は２２０ｎｍ以上であり、スピネル粒子の［１１１］面／［３１１］面のピーク強度の比が０．３０以上であると、より高い熱伝導性が得られうる。また、［１１１］面は、自形面であり、当該自形面で囲まれた八面体の形成に寄与するため、スピネル粒子の［１１１］面／［３１１］面のピーク強度の比が０．３０以上であると、スピネル粒子が樹脂への分散に好適な多面体の形状を形成しやすくなる。なお、前記ピーク強度比（［１１１］／［３１１］）の値は、後述する製造方法を適宜調整することで制御することができる。また、本明細書において、「スピネル粒子の［３１１］面の結晶ピーク強度および［１１１］面の結晶ピーク強度」および「スピネル粒子の［３１１］面の結晶ピーク強度に対する［１１１］面の結晶ピーク強度の比（［１１１］／［３１１］）」の値は、実施例に記載の方法により測定された値を採用するものとする。

スピネル粒子の平均粒径は、０．１〜１０００μｍであることが好ましく、０．２〜１００μｍであることがより好ましく、０．３〜８０μｍであることがさらに好ましく、０．４〜６０μｍであることが特に好ましい。スピネル粒子の平均粒径が０．１μｍ以上であると、樹脂と混合して得られる組成物の粘度が過度に大きくならないことから好ましい。一方、スピネル粒子の平均粒径が１０００μｍ以下であると、樹脂と混合して得られた組成物を成形した場合、得られる成形物の表面が平滑になりうる、成形物の機械物性が優れている等の観点から好ましい。なお、本明細書において、「粒径」とは、粒子の輪郭線上の２点間の距離のうち、最大の長さを意味し、「平均粒径」の値は実施例に記載の方法により測定、算出された値を意味する。

スピネル粒子の形状としては、多面体状、球状、楕円状、円柱状、多角柱状、針状、棒状、板状、円板状、薄片状、鱗片状等が挙げられる。これらのうち、樹脂に分散しやすいことから多面体状、球状、楕円状、板状であることが好ましく、多面体状、球状であることがより好ましい。なお、本明細書において、「多面体」とは、通常、６面体以上、好ましくは８面体以上、より好ましくは１０〜３０面体であることを意味する。

スピネル粒子の比表面積は、１０ｍ^２／ｇ以下であることが好ましく、０．００１〜８ｍ^２／ｇであることがより好ましく、０．０１〜５ｍ^２／ｇであることがさらに好ましい。スピネル粒子の比表面積が１０ｍ^２／ｇ以下であると、粒子表面の平滑性が高く、樹脂等に好適に分散できることから好ましい。なお、本明細書において「比表面積」はＢＥＴ比表面積を意味し、その値は実施例に記載の方法により測定された値を採用するものとする。

上述の通りスピネル粒子は、マグネシウム原子、アルミニウム原子、および酸素原子を含み、一般的には、ＭｇＡｌ_２Ｏ_４の組成で表される。また、前記スピネル粒子は、モリブデンを含む。その他、不可避不純物、他の原子等が含まれていてもよい。

（マグネシウム原子）
スピネル粒子中のマグネシウム原子の含有量は、特に制限されないが、スピネル粒子の構造式をＭｇ_ｘＡｌ_ｙＯ_ｚで表す場合、ｘは（ｙ−１．２）〜（ｙ−０．８）の範囲であることが好ましく、（ｙ−１．１）〜（ｙ−０．９）の範囲であることがより好ましい。一実施形態において、前記ｙの具体例が２とした場合、前記ｘの具体例としては、０．８〜１．２であることが好ましく、０．９〜１．１であることがより好ましい。なお、本明細書において、スピネル粒子中のマグネシウム原子の含有量は誘導結合プラズマ発光分光分析法（ＩＣＰ−ＡＥＳ）により測定された値を採用するものとする。

（アルミニウム原子）
スピネル粒子中のマグネシウム原子の含有量は、特に制限されないが、スピネル粒子の構造式をＭｇ_ｘＡｌ_ｙＯ_ｚで表す場合、ｙは（ｘ＋０．８）〜（ｘ＋１．２）の範囲であることが好ましく、（ｘ＋０．９）〜（ｘ＋１．１）の範囲であることがより好ましい。一実施形態において、前記ｘの具体例が１とした場合、前記ｙの具体例としては、１．８〜２．２であることが好ましく、１．９〜２．１であることがより好ましい。なお、本明細書において、スピネル粒子中のアルミニウム原子の含有量は誘導結合プラズマ発光分光分析法（ＩＣＰ−ＡＥＳ）により測定された値を採用するものとする。

（酸素原子）
スピネル粒子中の酸素原子の含有量は、特に制限されないが、スピネル粒子の構造式をＭｇ_ｘＡｌ_ｙＯ_ｚで表す場合、ｚは（ｘ＋ｙ＋１．２）〜（ｘ＋ｙ＋０．８）の範囲であることが好ましく、（ｘ＋ｙ＋１．１）〜（ｘ＋ｙ＋０．９）の範囲であることがより好ましい。一実施形態において、前記ｘとｙの具体例がそれぞれ１と２とした場合、前記ｚの具体例としては、３．８〜４．２であることが好ましく、３．９〜４．１であることがより好ましい。

（モリブデン）
モリブデンは、後述する製造方法に起因して含有されうる。

当該モリブデンは、スピネル粒子中にスピネル粒子表面に付着、被覆、結合、その他これに類する形態で配置される形態、モリブデンがスピネルに組み込まれる形態、これらの組み合わせにより含有されうる。

なお、前記モリブデンには、モリブデン原子および後述するモリブデン化合物中のモリブデンを含む。

モリブデンの含有量は、特に制限されないが、スピネル粒子の高熱伝導性の観点から、スピネル粒子に対して、酸化モリブデン換算で１０質量％以下であることが好ましく、５質量％以下であることがより好ましく、スピネル粒子が高い緻密性を示す観点から、１質量％以下であることがさらに好ましい。なお、本明細書において、スピネル粒子中のモリブデンの含有量の値は実施例に記載の方法により測定された値を採用するものとする。

（不可避不純物）
不可避不純物は、原料中に存在したり、製造工程において不可避的にスピネル粒子に混入するものであり、本来は不要なものであるが、微量であり、スピネル粒子の特性に影響を及ぼさない不純物を意味する。

不可避不純物としては、特に制限されないが、ケイ素、鉄、カリウム、ナトリウム、カルシウム等が挙げられる。これらの不可避不純物は単独で含まれていても、２種以上が含まれていてもよい。

スピネル粒子中の不可避不純物の含有量は、スピネル粒子の質量に対して、１００００ｐｐｍ以下であることが好ましく、１０００ｐｐｍ以下であることがより好ましく、５００〜１０ｐｐｍであることがさらに好ましい。

（他の原子）
他の原子は、本発明の効果を阻害しない範囲において、着色、発光、スピネル粒子の形成制御等を目的として意図的にスピネル粒子に添加されるものを意味する。

他の原子としては、特に制限されないが、亜鉛、コバルト、ニッケル、鉄、マンガン、チタン、ジルコニウム、カルシウム、ストロンチウム、イットリウム等が挙げられる。これらの他の原子は単独で用いても、２種以上を混合して用いてもよい。

スピネル中の他の原子の含有量は、スピネル粒子の質量に対して、１０質量％以下であることが好ましく、５質量％以下であることがより好ましく、２質量％以下であることがさらに好ましい。

＜スピネル粒子の製造方法＞
スピネル粒子の製造方法は、マグネシウム化合物およびアルミニウム化合物を、モリブデン存在下で、固溶化および晶出により前記スピネル粒子に結晶成長させる焼成工程と、前記焼成工程で結晶成長したスピネル粒子を冷却する冷却工程と、を含む。

［焼成工程］
焼成工程は、マグネシウム化合物およびアルミニウム化合物を、モリブデン存在下で、固溶化および晶出により前記スピネル粒子に結晶成長させる工程である。

前記固溶化および晶出は、通常、いわゆる固相法により行われる。固相法における固溶化および晶出のメカニズムとしては、以下の通りであると推測される。すなわち、マグネシウム化合物およびアルミニウム化合物が接触する環境下において加熱を行うと、マグネシウム化合物およびアルミニウム化合物が界面（固相界面）において核を形成することで、固相間の結合が強化される。そして、前記形成された核を担体として、固相反応が進行しうる。この際、前記固相反応は、マグネシウム化合物およびアルミニウム化合物の二元系状態図が共晶型をとること、これによりマグネシウム化合物およびアルミニウム化合物が界面における反応できる温度はマグネシウム化合物またはアルミニウム化合物が単独で溶融する温度よりも低いことが利用されうる。具体的には、マグネシウム化合物およびアルミニウム化合物が界面において反応して核を形成し、マグネシウム原子および／またはアルミニウム原子が、前記核を介して固相拡散し、アルミニウム化合物および／またはマグネシウム化合物と反応する。これにより、緻密な結晶体、すなわちスピネル粒子を得ることができる。この際、前記固相拡散において、マグネシウム原子のアルミニウム化合物への拡散速度は、アルミニウム原子のマグネシウム化合物への拡散速度よりも相対的に高いため、アルミニウム化合物の形状が反映されたスピネル粒子が得られる傾向がある。このため、アルミニウム化合物の形状や平均粒径を適宜変更することで、スピネル粒子の形状および平均粒径を制御することが可能となりうる。

ここで、上述の固相反応は、モリブデン存在下で行われる。モリブデンの作用は必ずしも明らかではないが、例えば、界面における核形成の促進、マグネシウム原子および／またはアルミニウム原子の固相拡散の促進等により、固相反応がより好適に進行するものと考えられる。金属成分を複数有するスピネル粒子では、焼成過程において、欠陥構造等が生じやすいため、結晶構造を精密に制御することが困難であるが、モリブデンを用いることにより、スピネル結晶の結晶構造を制御することができる。これにより、［１１１］面の結晶子径は大きくなり、熱伝導性に優れるスピネル粒子が得られうる。また、一実施形態において、［３１１］面の結晶子径が大きくなる、［３１１］面の結晶ピーク強度に対する［１１１］面のピーク強度の比（［１１１］／［３１１］）が大きくなる等の効果も得られうる。なお、固相反応は、モリブデン存在下で行われるため、得られるスピネル粒子には、モリブデンが含まれうる。

また、従来、粒子成長との兼ね合いを考慮すると、高い熱伝導性を有しつつ、平均粒径が１０００μｍ以下、特に１００μｍ以下のスピネル粒子を得ることは困難であった。このため、従来の製造方法では、まず大きなスピネル粒子を合成し、これを粉砕して粉末化する必要があった。これに対し、本実施形態に係る製造方法によれば、高い熱伝導性を有しつつ、平均粒径が１０００μｍ以下、特に１００μｍ以下のスピネル粒子を製造することができる。

なお、スピネル粒子の［１１１］面の結晶子径、［３１１］面の結晶子径、［３１１］面の結晶ピーク強度に対する［１１１］面のピーク強度の比（［１１１］／［３１１］）等の結晶制御は、モリブデンの使用量、マグネシウム化合物の種類、焼成温度、焼成時間、マグネシウム化合物とアルミニウム化合物との混合状態を変更することにより行うことができる。この理由は、モリブデンの量、マグネシウム化合物の種類、焼成温度、焼成時間マグネシウム化合物とアルミニウム化合物との混合状態は、固相反応において、マグネシウム化合物およびアルミニウム化合物に固溶化および晶出の速度等に関連するためであると考えられる。高反応性マグネシウム化合物の使用はマグネシウム化合物の固溶化および晶出の速度を、モリブデンの使用量の増加、高温焼成、および長時間焼成はマグネシウム化合物および／またはアルミニウム化合物の固溶化および晶出の速度を、それぞれ早くすることができ、例えば、［１１１］面および［３１１］面の結晶子径を大きくすることができる。

（マグネシウム化合物）
マグネシウム化合物としては、特に制限されないが、金属マグネシウム；酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、過酸化マグネシウム、フッ化マグネシウム、塩化マグネシウム、臭化マグネシウム、ヨウ化マグネシウム、水素化マグネシウム、二ホウ化マグネシウム、窒化マグネシウム、硫化マグネシウム等のマグネシウム誘導体；炭酸マグネシウム、炭酸カルシウムマグネシウム、硝酸マグネシウム、硫酸マグネシウム、亜硫酸マグネシウム、過塩素酸マグネシウム、リン酸三マグネシウム等、過マンガン酸マグネシウム、リン酸マグネシウム等のマグネシウムオキソ酸塩；酢酸マグネシウム、クエン酸マグネシウム、リンゴ酸マグネシウム、グルタミン酸マグネシウム、安息香酸マグネシウム、ステアリン酸マグネシウム、アクリル酸マグネシウム、メタクリル酸マグネシウム、グルコン酸マグネシウム、ナフテン酸マグネシウム、サリチル酸マグネシウム、乳酸マグネシウム、モノペルオキシフタル酸マグネシウム等のマグネシウム有機塩；およびこれらの水和物等が挙げられる。これらのうち、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、酢酸マグネシウム、硝酸マグネシウム、硫酸マグネシウムであることが好ましく、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、硝酸マグネシウム、酢酸マグネシウムであることがより好ましく、反応性が高く、得られるスピネル粒子の結晶子径が大きくなりうることから、水酸化マグネシウム、硝酸マグネシウム、酢酸マグネシウムであることがさらに好ましい。

なお、上述のマグネシウム化合物は単独で用いても、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

マグネシウム化合物は市販品を使用しても、自ら調製してもよい。

マグネシウム化合物を自ら調製する場合、反応性を調整することができる。例えば、マグネシウムイオンの酸性水溶液を塩基で中和することで粒子径の小さい水酸化マグネシウムを得ることができる。得られる粒径の小さい水酸化マグネシウムは反応性が高いため、これを用いて得られるスピネルの結晶子径は大きくなる傾向がある。

マグネシウム化合物のマグネシウム元素に対する後述するアルミニウム化合物のアルミニウム元素のモル比（アルミニウム元素／マグネシウム元素）は、２．２〜１．９の範囲であることが好ましく、２．１〜１．８の範囲であることがより好ましい。前記モル比が２．２〜１．９の範囲であると、［１１１］面の結晶子径の大きい高熱伝導率のスピネル粒子が得られうることから好ましい。

（アルミニウム化合物）
アルミニウム化合物としては、特に限定されないが、アルミニウム金属、塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム、塩基性酢酸アルミニウム、水酸化アルミニウム、ベーマイト、擬ベーマイト、酸化アルミニウム（酸化アルミニウム水和物、β−酸化アルミニウム、γ−酸化アルミニウム、δ−酸化アルミニウム、θ−酸化アルミニウム、α−酸化アルミニウム、２種以上の結晶相を有する混合酸化アルミニウム）等が挙げられる。

上述のアルミニウム化合物は、酸化アルミニウムであることが好ましく、α結晶、β結晶、γ結晶、δ結晶、およびθ結晶からなる群から選択される少なくとも１つの結晶形態を有する酸化アルミニウムであることが好ましく、α結晶を有する酸化アルミニウムであることがより好ましい。

また、上述のアルミニウム化合物はモリブデンを含むことが好ましい。この際、前記モリブデンを含むアルミニウム化合物のモリブデン含有形態は、特に制限されないが、スピネル粒子と同様に、モリブデンがアルミニウム化合物表面に付着、被覆、結合、その他これに類する形態で配置される形態、モリブデンがアルミニウム化合物に組み込まれる形態、これらの組み合わせが挙げられる。この際、「モリブデンがアルミニウム化合物に組み込まれる形態」としては、アルミニウム化合物を構成する原子の少なくとも一部がモリブデンに置換する形態、アルミニウム化合物の結晶内部に存在しうる空間（結晶構造の欠陥により生じる空間等を含む）にモリブデンが配置される形態等が挙げられる。なお、前記置換する形態において、置換されるアルミニウム化合物を構成する原子としては、特に制限されず、アルミニウム原子、酸素原子、他の原子のいずれであってもよい。

上述のアルミニウム化合物のうち、モリブデンを含むアルミニウム化合物を用いることが好ましく、モリブデンが組み込まれたアルミニウム化合物を用いることがより好ましい。

モリブデンを含むアルミニウム化合物が好ましい理由は必ずしも明らかではないが、以下のメカニズムによるものと推察される。すなわち、アルミニウム化合物に含まれるモリブデンが固相界面における核形成の促進、アルミニウム原子とマグネシウム原子の固相拡散の促進等の機能を果たし、アルミニウム化合物とマグネシウム化合物との固相反応がより好適に進行するものと考えられる。すなわち、後述するように、モリブデンを含むアルミニウム化合物は、アルミニウム化合物、かつ、モリブデンとしての機能を有しうるのである。特に、モリブデンが組み込まれたアルミニウム化合物は、反応点に直接または近接した部分にモリブデンが配置されることとなり、モリブデンによる効果をより効果的に発揮しうる。なお、上記メカニズムはあくまで推測のものであり、上記メカニズムと異なるメカニズムで所望の効果が得られる場合であっても、技術的範囲に含まれる。

アルミニウム化合物は、市販品を使用してもよいし、自ら調製したものを使用してもよい。アルミニウム化合物を自ら調製する場合、例えば、モリブデンを含むアルミニウム化合物は、以下に詳述するフラックス法により調製することができる。すなわち、好ましい一実施形態において、スピネル粒子の製造方法は、フラックス法によりアルミニウム化合物を調製する工程をさらに含む。

フラックス法は、上述した固相法とは異なり、液相法、なかでも溶液法に分類される。フラックス法とは、より詳細には、結晶−フラックス２成分系状態図が共晶型を示すことを利用した結晶成長の方法である。フラックス法のメカニズムとしては、以下の通りであると推測される。すなわち、溶質およびフラックスの混合物を加熱していくと、溶質およびフラックスは液相となる。この際、フラックスは融剤であるため、換言すれば、溶質−フラックス２成分系状態図が共晶型を示すため、溶質は、その融点よりも低い温度で溶融し、液相を構成することとなる。この状態で、フラックスを蒸発させると、フラックスの濃度は低下し、換言すれば、フラックスによる前記溶質の融点低下効果が低減し、フラックスの蒸発が駆動力となって溶質の結晶成長が起こる（フラックス蒸発法）。なお、溶質およびフラックスは液相を冷却することによっても溶質の結晶成長を起こすことができる（徐冷法）。

フラックス法は、融点よりもはるかに低い温度で結晶成長をさせることができる、結晶構造を精密に制御できる、自形をもつ多面体結晶体を形成できる等のメリットを有する。

アルミニウム化合物をフラックス法で調製する場合において、フラックス剤としてモリブデン化合物を使用すると、中間化合物であるモリブデン酸アルミニウムを経由して、モリブデンを含むアルミニウム化合物が得られうる。この際、アルミニウム化合物に含まれるモリブデンは、フラックス法のデメリットと言われるフラックス不純物に該当しうるが、上述のように、本発明の一実施形態においてはアルミニウム化合物に含有されるモリブデンは、スピネル粒子を製造する際に好適な作用効果を発揮しうる。

一実施形態において、フラックス法は、アルミニウム源およびモリブデン化合物を含む混合物を焼成するフラックス蒸発工程と、前記焼成工程で結晶成長したアルミニウム化合物を冷却する冷却工程と、を含む（フラックス蒸発法）。

アルミニウム源
アルミニウム源としては、特に限定されないが、塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム、塩基性酢酸アルミニウム、水酸化アルミニウム、ベーマイト、擬ベーマイト、遷移アルミナ（γ−アルミナ、δ−アルミナ、θ−アルミナなど）、アルミナ水和物、α−アルミナ、２種以上の結晶相を有する混合アルミナ等が挙げられる。これらのうち、水酸化アルミニウム、遷移アルミナ、ベーマイト、擬ベーマイト、アルミナ水和物であることが好ましく、水酸化アルミニウム、遷移アルミナ、ベーマイトであることがより好ましい。

なお、上述のアルミニウム源は単独で用いても、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

アルミニウム源は市販品を使用しても、自ら調製してもよい。

アルミニウム源を自ら調製する場合、例えば、高温において構造安定性の高いアルミナ水和物または遷移アルミナは、アルミニウムの水溶液の中和により調製することができる。より詳細には、前記アルミナ水和物は、アルミニウムの酸性水溶液を塩基で中和することで調製することができ、前記遷移アルミナは、上記で得られたアルミナ水和物を熱処理して調製することができる。なお、これによって得られるアルミナ水和物または遷移アルミナは、高温において構造安定性が高いため、モリブデンの存在下で焼成すると、平均粒径の大きいモリブデンを含むアルミニウム化合物が得られる傾向がある。

アルミニウム源の形状は、特に制限されず、球状、無定形、アスペクトのある構造体（ワイヤ、ファイバー、リボン、チューブなど）、シートなどのいずれであっても好適に用いることができる。

アルミニウム源の平均粒径についても、特に制限されないが、５ｎｍ〜１００００μｍであることが好ましい。

また、アルミニウム源は、有機化合物と複合体を形成していてもよい。当該複合体としては、例えば、有機シランを用いて、アルミニウム化合物を修飾して得られる有機無機複合体、ポリマーを吸着したアルミニウム化合物複合体、有機化合物で被覆した複合体等が挙げられる。これらの複合体を用いる場合、有機化合物の含有率としては、特に制限はないが、６０質量％以下であることが好ましく、３０質量％以下であることがより好ましい。

モリブデン化合物
モリブデン化合物としては、特に制限されないが、金属モリブデン、酸化モリブデン、硫化モリブデン、モリブデン酸ナトリウム、モリブデン酸カリウム、モリブデン酸カルシウム、モリブデン酸アンモニウム、Ｈ_３ＰＭｏ_１２Ｏ_４０、Ｈ_３ＳｉＭｏ_１２Ｏ_４０等が挙げられる。この際、前記モリブデン化合物は、異性体を含む。例えば、酸化モリブデンは、二酸化モリブデン（ＩＶ）（ＭｏＯ_２）であっても、三酸化モリブデン（ＶＩ）（ＭｏＯ_３）であってもよい。これらのうち、三酸化モリブデン、二酸化モリブデン、モリブデン酸アンモニウムであることが好ましく、三酸化モリブデンであることがより好ましい。

なお、上述のモリブデン化合物は、単独で用いても、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

アルミニウム化合物のアルミニウム元素に対するモリブデン化合物のモリブデン元素のモル比（モリブデン元素／アルミニウム元素）は、０．０１〜３．０であることが好ましく、０．０３〜１．０であることがより好ましい。前記モル比が０．０１以上であると、モリブデンを含むアルミニウム化合物の結晶成長が好適に進行しうることから好ましい。一方、前記モル比が３．０以下であると、モリブデンを含むアルミニウム化合物の調製が工業的に効率よくできることから好ましい。

焼成
アルミニウム源およびモリブデン化合物を含む混合物を焼成することで、中間化合物であるモリブデン酸アルミニウムを経由し、前記モリブデン酸アルミニウムが分解し、モリブデン化合物が蒸発することで、モリブデンを含むアルミニウム化合物が生成する。この際、前記モリブデン化合物の蒸発がモリブデンを含むアルミニウム化合物の結晶成長の駆動力となる。

焼成温度は特に制限されないが、７００℃〜２０００℃であることが好ましく、９００〜１６００℃であることがより好ましく、９５０〜１５００℃であることがさらに好ましく、１０００〜１４００℃であることが特に好ましい。焼成温度が７００℃以上であると、好適にフラックス反応が進行することから好ましい。一方、焼成温度が２０００℃以下であると、焼成炉への負担や燃料コストが低減されうることから好ましい。

焼成時におけるアルミニウム源およびモリブデン化合物の状態は、特に限定されず、モリブデン化合物およびアルミニウム源が同一の空間に存在すればよい。例えば、両者が混合されていない状態であっても、フラックス反応は進行しうる。両者を混合する場合には、粉体を混ぜ合わせる簡便な混合、粉砕機等を用いた機械的な混合、乳鉢等を用いた混合等を行うことができ、この際、得られる混合物は乾式状態、湿式状態のいずれであってもよい。

焼成の時間についても特に制限されないが、５分〜３０時間であることが好ましく、モリブデンを含むアルミニウム化合物の形成を効率的に行う観点から、１０分〜１５時間であることがより好ましい。

焼成の雰囲気についても特に限定されないが、例えば、空気や酸素のような含酸素雰囲気、窒素やアルゴンのような不活性雰囲気であることが好ましく、実施者の安全性や炉の耐久性観点から腐食性を有さない含酸素雰囲気、窒素雰囲気であることがより好ましく、コストの観点から、空気雰囲気であることがさらに好ましい。

焼成装置についても特に制限されず、通常、いわゆる焼成炉を用いる。当該焼成炉は、昇華したモリブデン化合物と反応しない材質で構成されていることが好ましく、モリブデン化合物を効率的に利用可能な密閉性の高い焼成炉であることがより好ましい。

冷却
冷却工程は、焼成工程において結晶成長したアルミニウム化合物を冷却する工程である。

冷却速度は、特に制限されないが、１〜１０００℃／時間であることが好ましく、５〜５００℃／時間であることがより好ましく、５０〜１００℃／時間であることがさらに好ましい。冷却速度が１℃／時間以上であると、製造時間が短縮されうることから好ましい。一方、冷却速度が１０００℃／時間以下であると、焼成容器がヒートショックで割れることが少なく、長く使用できることから好ましい。

冷却方法は特に制限されず、自然放冷であっても、冷却装置を使用してもよい。

モリブデンを含むアルミニウム化合物
フラックス法により得られるアルミニウム化合物は、モリブデンを含むため、通常、着色されている。着色された色彩は、含有されるモリブデンの量によっても異なるが、通常、薄い青色から黒色に近い濃青色であり、モリブデン含有量に比例して色彩が濃色になる傾向がある。なお、モリブデンを含むアルミニウム化合物の構成によっては、他の色彩に着色されている場合もある。例えば、モリブデンを含む化合物がクロムを含む場合には赤色に、ニッケルを含む場合には黄色になりうる。

モリブデンを含むアルミニウム化合物のモリブデンの含有量は、特に制限されないが、三酸化モリブデン換算で、０．００１〜１０質量％以下であることが好ましく、０．００１〜８質量％であることがより好ましく、０．０１〜５質量％であることがさらに好ましい。モリブデンの含有量が０．００１質量％以上であると、スピネルの結晶成長がより効率よく進行できることから好ましい。一方、モリブデンの含有量が１０質量％以下であると、アルミニウム化合物の結晶品質が向上しうることから好ましい。なお、本明細書において、アルミニウム化合物中のモリブデンの含有量の値は実施例に記載の方法により測定された値を採用するものとする。

モリブデンを含むアルミニウム化合物は、モリブデン化合物がフラックス剤として働き、［００１］面以外の結晶面を主結晶面とした高α結晶化率であることが好ましく、α結晶化率が９０％以上であることがより好ましい。

モリブデンを含むアルミニウム化合物の最大平坦面積の割合は、全表面積に対して、８分の１以下であることが好ましく、１６分の１以下であることがより好ましい。

また、一実施形態において、フラックス法は、アルミニウム源およびモリブデン化合物を含む混合物を焼成する工程と、得られる焼成物を冷却して結晶成長させる徐冷工程と、を含む（徐冷法）。

アルミニウム化合物の平均粒径は、特に限定されないが、０．１〜１０００μｍであることが好ましく、０．５μ〜５００μｍであることがより好ましく、１〜１００μｍであることがさらに好ましい。アルミニウム化合物の平均粒径が０．１μｍ以上であると、スピネル結晶化において粒子凝集を防止しうることから好ましい。一方、アルミニウム化合物の平均粒径が１０００μｍ以下であると、スピネル結晶化が粒子の中心部まで効率よく進行しうることから好ましい。

アルミニウム化合物の比表面積についても特に限定されないが、０．０００１〜５００ｍ^２／ｇ以下であることが好ましく、０．０００１〜２５０ｍ^２／ｇであることがより好ましく、０．００１〜５０ｍ^２／ｇであることがさらに好ましい。アルミニウム化合物の比表面積が０．０００１ｍ^２／ｇ以上であると、スピネル結晶化が粒子の中心部まで効率よく進行しうることから好ましい。一方、アルミニウム化合物の比表面積が５００ｍ^２／ｇ以下であると、スピネル粒子の形状制御が有利となることから好ましい。

アルミニウム化合物の形状についても特に限定されないが、多面体状、球状、楕円状、円柱状、多角柱状、針状、棒状、板状、円板状、薄片状、鱗片状等が挙げられる。これらのうち、得られるスピネル粒子が樹脂に分散しやすいことから多面体状、球状、楕円状、板状であることが好ましく、多面体状、球状であることがより好ましい。

（モリブデン）
モリブデンは、固相反応において、界面における核形成の促進、マグネシウム原子および／またはアルミニウム原子の固相拡散の促進等の機能を有する。

モリブデンは、モリブデン金属およびモリブデンを含む化合物中のモリブデンが用いられうる。モリブデンを含む化合物の具体例としては、上述したモリブデン化合物、モリブデンを含むアルミニウム化合物が挙げられる。なお、モリブデンを含むアルミニウム化合物は、モリブデンを含む化合物、かつ、アルミニウム化合物として使用されうる。上述のモリブデンは、単独で用いても、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

モリブデンの使用量として、アルミニウム化合物のアルミニウム元素に対するモリブデン元素のモル比（モリブデン元素／アルミニウム元素）は、０．００００１〜０．０５であることが好ましく、０．０００１〜０．０３であることがより好ましい。前記モル比が０．００００１〜０．０５の範囲であると、マグネシウム化合物とアルミニウム化合物との固溶化およびスピネル晶出が好適に進行しうることから好ましい。

（焼成）
焼成は、モリブデン存在下で、マグネシウム化合物およびアルミニウム化合物を混合させた状態で行われる。この際、マグネシウム化合物およびアルミニウム化合物の混合状態は、特に限定されない。両者を混合する場合には、粉体を混ぜ合わせる簡便な混合、粉砕機やミキサー等を用いた機械的な混合、乳鉢等を用いた混合等が行われる。この際、得られる混合物は、乾式状態、湿式状態のいずれであってもよいが、コストの観点から乾式状態であることが好ましい。

焼成温度は、特に制限されないが、８００〜２０００℃であることが好ましく、１０００〜１６００℃であることがより好ましい。焼成温度が８００℃以上であると、短時間で［１１１］面の結晶子径の大きいスピネル粒子を得ることができるため好ましい。一方、焼成温度が２０００℃以下であると、形成したスピネル粒子同士のネッキングを防ぎ、スピネル粒子の形状および／または分散性制御が容易となることから好ましい。

焼成時間は、特に制限されないが、０．１〜１０００時間であることが好ましく、３〜１００時間であることがより好ましい。焼成時間が０．１時間以上であると、［１１１］面の結晶子径の大きなスピネル粒子を得ることができるため好ましい。一方、焼成時間が１０００時間以内であると、製造コストが低くなり得ることから好ましい。

なお、焼成においては、マグネシウム化合物とアルミニウム化合物との固溶化および晶出を促進するため添加剤を使用することも可能である。当該添加剤としては、例えば、金属化合物、塩化物などが挙げられる。また、前記添加剤の量としては０．０１〜２０質量％であることが好ましく、０．１〜１０質量％であることがより好ましい。

焼成雰囲気は、空気雰囲気であっても、窒素ガスやアルゴンガス等の不活性ガス雰囲気であっても、酸素雰囲気であっても、アンモニアガス雰囲気であっても、二酸化炭素雰囲気であってもよい。この際、製造コストの観点からは空気雰囲気であることが好ましい。

焼成時の圧力についても特に制限されず、常圧下であっても、加圧下であっても、減圧下であってもよいが、焼成時に生成する酸化モリブデン蒸気を効率的に焼成炉から排出できる観点から減圧下で行うことが好ましい。

加熱手段としては、特に制限されない、焼成炉を用いることが好ましい。この際使用されうる焼成炉としては、トンネル炉、ローラーハース炉、ロータリーキルン、マッフル炉等が挙げられる。

焼成炉は酸化モリブデン蒸気と反応しない材質で構成されていることが好ましく、密閉性の高い焼成炉を用いることがより好ましい。

［冷却工程］
冷却工程は、焼成工程において結晶成長したスピネル粒子を冷却する工程である。

冷却速度についても特に制限されないが、１〜１０００℃／時間であることが好ましく、５〜５００℃／時間であることがより好ましく、５０〜１００℃／時間であることがさらに好ましい。冷却速度が１℃／時間以上であると、製造時間が短縮されうることから好ましい。一方、冷却速度が１０００℃／時間以下であると、焼成容器がヒートショックで割れることが少なく、長く使用できることから好ましい。

冷却方法は特に制限されず、自然放冷であっても、冷却装置を使用してもよい。

＜組成物＞
本発明の一形態によれば、スピネル粒子と、樹脂とを含む、組成物が提供される。この際、前記組成物は、必要に応じて、硬化剤、硬化触媒、粘度調節剤、可塑剤等をさらに含んでいてもよい。

（スピネル粒子）
スピネル粒子としては、上述したものが用いられうることからここでは説明を省略する。

なお、前記スピネル粒子は、表面処理されたものを用いることができる。

また、スピネル粒子は、単独で用いても、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

さらに、スピネル粒子と他のフィラー（酸化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム）とを組み合わせて使用してもよい。

スピネル粒子の含有量は、組成物の質量に対して、１０〜９５質量％であることが好ましく、３０〜９０質量％であることがより好ましい。スピネル粒子の含有量が１０質量％以上であると、スピネル粒子の高熱伝導性を効率的に発揮できることから好ましい。一方、スピネル粒子の含有量が９５質量％以下であると、成形性に優れた樹脂組成物を得ることができることから好ましい。

（樹脂）
樹脂としては、特に制限されず、熱可塑性樹脂および熱硬化性樹脂が挙げられる。

前記熱可塑性樹脂としては、特に制限されず、成形材料等に使用される公知慣用の樹脂が用いられうる。具体的には、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリメタクリル酸メチル樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリフェニレンオキシド樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリアリルスルホン樹脂、熱可塑性ポリイミド樹脂、熱可塑性ウレタン樹脂、ポリアミノビスマレイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂、ポリメチルペンテン樹脂、フッ化樹脂、液晶ポリマー、オレフィン−ビニルアルコール共重合体、アイオノマー樹脂、ポリアリレート樹脂、アクリロニトリル−エチレン−スチレン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、アクリロニトリル−スチレン共重合体などが挙げられる。

前記熱硬化性樹脂としては、加熱または放射線や触媒などの手段によって硬化される際に実質的に不溶かつ不融性に変化し得る特性を持った樹脂であり、一般的には、成形材料等に使用される公知慣用の樹脂が用いられうる。具体的には、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂等のノボラック型フェノール樹脂；未変性のレゾールフェノール樹脂、桐油、アマニ油、クルミ油等で変性した油変性レゾールフェノール樹脂等のレゾール型フェノール樹脂等のフェノール樹脂；ビスフェノールＡエポキシ樹脂、ビスフェノールＦエポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂；脂肪鎖変性ビスフェノール型エポキシ樹脂、ノボラックエポキシ樹脂、クレゾールノボラックエポキシ樹脂等のノボラック型エポキシ樹脂；ビフェニル型エポキシ樹脂、ポリアルキレングルコール型エポキシ樹脂等のエポキシ樹脂；ユリア（尿素）樹脂、メラミン樹脂等のトリアジン環を有する樹脂；（メタ）アクリル樹脂やビニルエステル樹脂等のビニル樹脂：不飽和ポリエステル樹脂、ビスマレイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、シリコーン樹脂、ベンゾオキサジン環を有する樹脂、シアネートエステル樹脂等が挙げられる。

上述の樹脂は単独で用いても、２種以上を組み合わせて用いてもよい。この際、熱可塑性樹脂を２種以上使用してもよいし、熱硬化性樹脂を２種以上使用してもよいし、熱可塑性樹脂を１種以上および熱硬化性樹脂を１種以上使用してもよい。

樹脂の含有量は、組成物の質量に対して、５〜９０質量％であることが好ましく、１０〜７０質量％であることがより好ましい。樹脂の含有量が５質量％以上であると、樹脂組成物に優れた成形性を付与できることから好ましい。一方、樹脂の含有量が９０質量％以下であると、成形してコンパウンドとして高熱伝導性を得ることができることから好ましい。

（硬化剤）
硬化剤としては、特に制限されず、公知のものが使用されうる。

具体的には、アミン系化合物、アミド系化合物、酸無水物系化合物、フェノ−ル系化合物などが挙げられる。

前記アミン系化合物としては、ジアミノジフェニルメタン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、ジアミノジフェニルスルホン、イソホロンジアミン、イミダゾ−ル、ＢＦ_３−アミン錯体、グアニジン誘導体等が挙げられる。

前記アミド系化合物としては、ジシアンジアミド、リノレン酸の２量体とエチレンジアミンとより合成されるポリアミド樹脂等が挙げられる。

前記酸無水物系化合物としては、無水フタル酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、無水マレイン酸、テトラヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、無水メチルナジック酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸等が挙げられる。

前記フェノール系化合物としては、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、芳香族炭化水素ホルムアルデヒド樹脂変性フェノール樹脂、ジシクロペンタジエンフェノール付加型樹脂、フェノールアラルキル樹脂（ザイロック樹脂）、レゾルシンノボラック樹脂に代表される多価ヒドロキシ化合物とホルムアルデヒドから合成される多価フェノールノボラック樹脂、ナフトールアラルキル樹脂、トリメチロールメタン樹脂、テトラフェニロールエタン樹脂、ナフトールノボラック樹脂、ナフトール−フェノール共縮ノボラック樹脂、ナフトール−クレゾール共縮ノボラック樹脂、ビフェニル変性フェノール樹脂（ビスメチレン基でフェノール核が連結された多価フェノール化合物）、ビフェニル変性ナフトール樹脂（ビスメチレン基でフェノール核が連結された多価ナフトール化合物）、アミノトリアジン変性フェノール樹脂（メラミン、ベンゾグアナミンなどでフェノール核が連結された多価フェノール化合物）やアルコキシ基含有芳香環変性ノボラック樹脂（ホルムアルデヒドでフェノール核およびアルコキシ基含有芳香環が連結された多価フェノール化合物）等の多価フェノール化合物が挙げられる。

上述硬化剤は、単独で用いても、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

（硬化促進剤）
硬化促進剤は、組成物を硬化する際に硬化を促進させる機能を有する。

前記硬化促進剤としては、特に制限されないが、リン系化合物、第３級アミン、イミダゾール、有機酸金属塩、ルイス酸、アミン錯塩等が挙げられる。

上述の硬化促進剤は単独で用いても、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

（硬化触媒）
硬化触媒は、前記硬化剤の代わりに、エポキシ基を有する化合物の硬化反応を進行させる機能を有する。

硬化触媒としては、特に制限されず、公知慣用の熱重合開始剤や活性エネルギー線重合開始剤が用いられうる。

なお、硬化触媒は単独で用いても、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

（粘度調節剤）
粘度調節剤は、組成物の粘度を調整する機能を有する。

粘度調節剤としては、特に制限されず、有機ポリマー、ポリマー粒子、無機粒子等が用いられうる。

なお、粘度調節剤は単独で用いても、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

（可塑剤）
可塑剤は、熱可塑性合成樹脂の加工性、柔軟性、耐候性を向上させる機能を有する。

可塑剤としては、特に制限されず、フタル酸エステル、アジピン酸エステル、リン酸エステル、トリメリット酸エステル、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリシロキサンが用いられうる。

なお、上述の可塑剤は単独で用いても、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

（用途）
本発明の一実施形態によれば、本形態に係る組成物は、熱伝導性材料に使用される。

上述の通り、熱伝導性材料としては、コストの観点からアルミナがよく使用されており、その他、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム等が使用されていた。これに対し、スピネル粒子は、熱伝導性がアルミナよりも劣ることが知られていたため、あえてアルミナに代えてスピネル粒子を用いるという思想はなかった。

これに対し、本形態に係るスピネル粒子は、［１１１］面の結晶子径が大きいため熱伝導性能に優れている。特に、スピネル粒子の熱伝導率は、アルミナの熱伝導率よりも高い。したがって、本形態に係る組成物は熱伝導性材料に好適に使用される。

また、一実施形態によれば、上記製造方法によって得られるスピネル粒子はミクロンオーダーの粒径（１０００μｍ以下）かつ結晶子径が大きいことから、樹脂中への分散性に優れるため、組成物としていっそう優れた熱伝導性を発揮しうる。

さらに別の実施形態によれば、上記製造方法によって得られるスピネル粒子は、固相法で合成した自形を持つ多面体状粒子であり、無定形の粒子を粉砕して得たものではないことから、平滑性に優れ、樹脂中への分散性に優れる。このため、組成物として、非常に高い熱伝導性を有しうる。

その他、スピネル粒子は、宝石類、触媒担体、吸着剤、光触媒、光学材料、耐熱絶縁材料、基板、センサー等の用途にも使用することができる。

＜成形物＞
本発明の一形態によれば、上述の組成物を成形してなる成形物が提供される。

成形物に含有されるスピネル粒子は熱伝導性に優れることから、当該成形物は、好ましくは絶縁放熱部材として使用される。これにより、機器の放熱機能を向上させることができ、機器の小型軽量化、高性能化に寄与することができる。

また、本発明の別の一実施形態によれば、前記成形物は、低誘電部材等にも使用することができる。スピネル粒子が低誘電率であることにより、高周波回路において通信機能の高機能化に寄与することができる。

以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

＜合成例１＞
フラックス蒸発法により、モリブデンを含むα−酸化アルミニウムを合成した。

酸化アルミニウム（和光純薬工業株式会社製、活性アルミナ（平均粒径４５μｍ）４０ｇと、三酸化モリブデン（和光純薬工業株式会社製）１０ｇと、を乳鉢で混合した。得られた混合物を坩堝に入れ、ＡＭＦ−２Ｐ型温度コントローラ付きセラミック電気炉ＡＲＦ−１００Ｋ型の焼成炉（セラミック電気炉、株式会社アサヒ理化製作所製）にて１１００℃で１０時間焼成を行った。室温まで放冷した後、坩堝を取り出し、内容物を１０％アンモニア水およびイオン交換水で洗浄した。最後に、１５０℃で２時間乾燥を行い、青色のモリブデンを含むα−酸化アルミニウムの粉末を得た。

（評価）
得られたモリブデンを含むα−酸化アルミニウムについて、以下の評価を行った。

＜結晶構造＞
モリブデンを含むα−酸化アルミニウムの粉末について、ＣｕＫαを線源とするＸ線回折法（ＸＲＤ）を行い、結晶構造を解析した。

具体的には、広角Ｘ線回折装置であるＲｉｎｔ−ＴＴ ＩＩ（株式会社リガク製）を用いて解析を行った。この際、測定方法は２θ／θ法を用いた。また、測定条件として、スキャンスピードは２．０度／分であり、スキャン範囲は５〜７０度であり、ステップは０．０２度である。

その結果、粉末サンプルはα結晶酸化アルミニウムに由来する鋭い散乱ピークが表れ、α結晶構造の以外の結晶系ピークは観察されなかった。

なお、Ｘ線回折パターンを図１に示す。

＜粒子形状および平均粒径＞
モリブデンを含むα−酸化アルミニウムについて、走査型電子顕微鏡観察（ＳＥＭ）により粒子形状を観察し、また、平均粒径を測定した。

この際、観察および測定には、表面観察装置であるＶＥ−９８００（株式会社キーエンス製）を用いた。

粒子形状については、モリブデンを含むα−酸化アルミニウムは球状に近い形状を有していた。また、［００１］面以外の結晶面を主結晶面とし、［００１］面よりも大きな面積の結晶面を持つ８面体以上の多面体粒子であることを確認した。

また、平均粒径は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により得られたイメージにおいて、任意の１００個の粒子の粒径を測定し、その平均値を算出したところ、５μｍであった。

なお、モリブデンを含むα−酸化アルミニウム粒子のＳＥＭ画像を図２に示す。

＜モリブデン含有量＞
モリブデンを含むα−酸化アルミニウムについて、蛍光Ｘ線測定（ＸＲＦ）によりモリブデン含有量を測定した。

具体的には、蛍光Ｘ線分析装置であるＺＳＸ１００ｅ（株式会社リガク製）を用いて測定を行った。この際、測定方法はＦＰ（ファンクションポイント）法を用いた。また、測定条件として、ＥＺスキャンを用い、測定範囲はＢ〜Ｕであり、測定径は１０ｍｍであり、試料重量は５０ｍｇである。なお、粉末のまま測定を行い、この際、飛散防止のためポリプロピレン（ＰＰ）フィルムを使用した。

その結果、洗浄後のモリブデンを含むα−酸化アルミニウムのモリブデン含有量は、三酸化モリブデン換算で、１．０質量％であった。

なお、アンモニア水洗浄前のモリブデンを含むα−酸化アルミニウムのモリブデン含有量を測定したところ、３．５質量％であった。

＜比表面積の測定＞
モリブデンを含むα−酸化アルミニウムの粉末について、ＢＥＴ比表面積を測定した。

具体的には、Ｔｒｉｓ ３０００型装置（マイクロメリティクス社製）を用いて測定を行った。この際、測定方法は窒素ガス吸着／脱着法を用いた。

その結果、モリブデンを含むα−酸化アルミニウムの比表面積は０．３７ｍ^２／ｇであった。

＜合成例２＞
フラックス蒸発法により、モリブデンを含むα−酸化アルミニウムを合成した。

γ−アルミナ（ＳＴＲＥＭ ＣＨＥＭＩＣＡＬＳ社製、平均粒子径４０〜７０μｍ）５０ｇと、三酸化モリブデン（和光純薬工業株式会社製）の５０ｇと、を用いたことを除いては合成例１と同様の方法で、４８．５ｇの青色のモリブデンを含むα−酸化アルミニウムの粉末を得た。

（評価）
合成例１と同様の方法で、平均粒径、モリブデン含有量、および比表面積の測定を行った。その結果、平均粒径は２０μｍであり、モリブデン含有量は三酸化モリブデン換算で１．３質量％であり、比表面積は０．０１ｍ^２／ｇであった。

なお、モリブデンを含むα−酸化アルミニウムのＳＥＭ画像を図３に示す。

［実施例１］
合成例１で合成したモリブデンを含むα−酸化アルミニウム１．００ｇ（アルミニウム元素：０．０２ｍｏｌ、モリブデン元素：０．０７ｍｍｏｌ）と、酸化マグネシウム（和光純薬工業社製）０．４０ｇ（マグネシウム元素：０．０１ｍｏｌ）と、を乳鉢で乾式混合した。得られた混合物をアルミナルツボに仕込み、空気雰囲気下、昇温速度１０℃／分で１５００℃まで昇温した。１２時間後、自然放冷により常温まで冷却し、スピネル粒子を製造した。

（評価）
製造したスピネル粒子について、以下の評価を行った。

＜結晶構造の解析＞
スピネル粒子について、合成例１と同様の方法で、Ｘ線回折法（ＸＲＤ）により結晶構造を解析した。

その結果、スピネル粒子はＭｇＡｌ_２Ｏ_４の組成を有し、高い結晶性を有し、立方晶系に属するスピネル結晶であった。

なお、Ｘ線回折パターンを図４に示す。

＜粒子形状および平均粒径＞
スピネル粒子について、合成例１と同様の方法で、走査型電子顕微鏡観察（ＳＥＭ）により粒子形状を観察し、また、平均粒径を測定した。

粒子形状については、スピネル粒子は用いたモリブデンを含むα−酸化アルミニウムの形状を反映した形状であった。

また、平均粒径は５μｍであった。

なお、スピネル粒子のＳＥＭ画像を図５に示す。

＜モリブデン含有量＞
スピネル粒子について、蛍光Ｘ線測定（ＸＲＦ）により合成例１と同様の方法で、モリブデン含有量を測定した。

その結果、スピネル粒子のモリブデン含有量は、三酸化モリブデン換算して０．３質量％であった。

＜比表面積の測定＞
スピネル粒子について、合成例１と同様の方法で、ＢＥＴ比表面積を測定した。

その結果、スピネル粒子の比表面積は０．４ｍ^２／ｇであった。

＜結晶子径の測定＞
製造したスピネル粒子について、［１１１］面および［３１１］面の結晶子径を測定した。

具体的には、Ｘ線回折装置であるＳｍａｒｔＬａｂ（株式会社リガク製）を用い、検出器として高強度・高分解能結晶アナライザ（ＣＡＬＳＡ）（株式会社リガク製）を用いて測定を行った。また、解析ソフトはＰＤＸＬを用いて解析を行った。この際、測定方法は粉末Ｘ線回折法であり、解析はＰＤＸＬのＣＡＬＳＡ関数を用いて、［１１１］面の結晶子径については、２θ＝１９度付近に出現するピークの半値幅からシェラー式を用いて算出し、［３１１］面の結晶子径については、２θ＝３７度付近に出現するピークの半値幅からシェラー式を用いて算出した。なお、測定条件として、２θ／θ法、管電圧４５ｋＶ、管電流２００ｍＡであり、スキャンスピードは０．０５度／分であり、スキャン範囲は１０〜７０度であり、ステップは０．００２度であり、βｓ＝２０ｒｐｍである。装置標準幅は米国立標準技術研究所が作製している標準シリコン粉末（ＮＩＳＴ、６４０ｄ）を用いて算出した０．０２６度を使用した。

その結果、スピネル粒子の［１１１］面の結晶子径は、２５１ｎｍであり、［３１１］面の結晶子径は２８１ｎｍであった。

＜［３１１］面の結晶ピーク強度に対するスピネルの［１１１］面の結晶ピーク強度の比（［１１１］／［３１１］）＞
上記結晶構造の解析で得られたＣｕＫαを線源とする粉末Ｘ線回折パターンを用いて、［１１１］／［３１１］を計算した。

［１１１］面に帰属される回折ピークは、２θ＝１９度付近に現れる最大ピークであり、［３１１］面に帰属される回折ピークは、２θ＝３７度付近に現れる最大ピークである。ここで、２θ＝１９°または２θ＝３７°付近とは、２θ＝１９度±０．５度または２θ＝３７度±０．５度の範囲を意味するように意図される。

その結果、スピネル粒子の［１１１］／［３１１］は、０．３６３であった。

［実施例２］
合成例２で合成したモリブデンを含むα−酸化アルミニウム（アルミニウム元素：０．０２ｍｏｌ、モリブデン元素：０．０７ｍｍｏｌ）を用いたことを除いては、実施例１と同様の方法で、スピネル粒子を製造した。

（評価）
実施例１と同様の方法で、平均粒径、モリブデン含有量、比表面積、［１１１］面および［３１１］面の結晶子径、並びに結晶ピーク強度比（［１１１］／［３１１］）の測定を行った。その結果、平均粒径は２０μｍであり、モリブデン含有量は三酸化モリブデン換算で０．３０質量％であり、比表面積は０．０２ｍ^２／ｇであり、［１１１］面の結晶子径は２６３ｎｍであり、［３１１］面の結晶子径は１８４ｎｍであり、結晶ピーク強度比（［１１１］／［３１１］）は０．３７１であった。

なお、得られたスピネル粒子のＳＥＭ画像を図６に示す。

［実施例３］
合成例１で合成したアンモニア水洗浄前のモリブデンを含むα−酸化アルミニウム（酸化モリブデン換算のモリブデン含有量：３．５質量％）を使用したことを除いては、実施例１と同様の方法でスピネル粒子を製造した。

（評価）
実施例１と同様の方法で、平均粒径、モリブデン含有量、比表面積、［１１１］面および［３１１］面の結晶子径、並びに結晶ピーク強度比（［１１１］／［３１１］）の測定を行った。その結果、平均粒径は５μｍであり、モリブデン含有量は三酸化モリブデン換算で０．４０質量％であり、比表面積は０．４ｍ^２／ｇであり、［１１１］面の結晶子径は３６４ｎｍであり、［３１１］面の結晶子径は６４５ｎｍであり、結晶ピーク強度比（［１１１］／［３１１］）は０．３４９であった。

［実施例４］
酸化マグネシウムの代わりに、水酸化マグネシウム０．５８ｇ（マグネシウム元素：０．０１ｍｏｌ）を用いたことを除いては、実施例１と同様の方法でスピネル粒子を製造した。

（評価）
実施例１と同様の方法で、平均粒径、モリブデン含有量、比表面積、［１１１］面および［３１１］面の結晶子径、並びに結晶ピーク強度比（［１１１］／［３１１］）の測定を行った。その結果、平均粒径は５μｍであり、モリブデン含有量は三酸化モリブデン換算で０．３０質量％であり、比表面積は０．４ｍ^２／ｇであり、［１１１］面の結晶子径は４１０ｎｍであり、［３１１］面の結晶子径は５３０ｎｍであり、結晶ピーク強度比（［１１１］／［３１１］）は０．３３０であった。

［比較例１］
モリブデンを含むα−酸化アルミニウムを、α結晶の酸化アルミニウムＡ１８（アルミニウム元素：０．０２ｍｏｌ、平均粒径：１８μｍ、住友化学株式会社製）に変更したことを除いては、実施例１と同様の方法でスピネル粒子を製造した。

（評価）
実施例１と同様の方法で結晶構造の解析を行ったところ、スピネル粒子はＭｇＡｌ_２Ｏ_４の組成を有するが、結晶化度が低いスピネル結晶であった。

また、実施例２と同様の方法で、モリブデン含有量の測定を行ったところ、モリブデンが検出されなかった。

さらに、実施例１と同様の方法で、平均粒径、比表面積、［１１１］面および［３１１］面の結晶子径、並びに結晶ピーク強度比（［１１１］／［３１１］）の測定を行った。その結果、平均粒径は１８μｍであり、比表面積は０．０５ｍ^２／ｇであり、［１１１］面の結晶子径は２１６ｎｍであり、［３１１］面の結晶子径は１８１ｎｍであり、結晶ピーク強度比（［１１１］／［３１１］）は０．３３６であった。

［比較例２］
モリブデンを含むα−酸化アルミニウムを、酸化アルミニウムＤＡＷ４５（α／θ−酸化アルミニウム、アルミニウム元素：０．０２ｍｏｌ、平均粒径：４５μｍ、電気化学工業株式会社製）に変更したことを除いては、実施例１と同様の方法でスピネル粒子を製造した。

（評価）
実施例１と同様の方法で結晶構造の解析を行ったところ、スピネル粒子はＭｇＡｌ_２Ｏ_４の組成を有するが、結晶化度が低いスピネル結晶であった。

また、実施例１と同様の方法で、モリブデン含有量の測定を行ったところ、モリブデンが検出されなかった。

さらに、実施例１と同様の方法で、平均粒径、比表面積、［１１１］面および［３１１］面の結晶子径、並びに結晶ピーク強度比（［１１１］／［３１１］）の測定を行った。その結果、平均粒径は４５μｍであり、比表面積は０．０５ｍ^２／ｇであり、［１１１］面の結晶子径は１７９ｎｍであり、［３１１］面の結晶子径はショルダーピークが混在していたため解析不能であり、結晶ピーク強度比（［１１１］／［３１１］）は０．３６０であった。

［比較例３］
市販のスピネル粒子（３２５メッシュパス品、Ａｌｆａ Ａｅｓａｒ株式会社製）を準備した。

（評価）
実施例１と同様の方法結晶構造の解析を行ったところ、スピネル粒子はＭｇＡｌ_２Ｏ_４の組成を有するが、結晶化度が低いスピネル結晶であった。なお、形状は不定形であった。

また、実施例１と同様の方法で、モリブデン含有量の測定を行ったところ、モリブデンが検出されなかった。

さらに、実施例１と同様の方法で、粒径、比表面積、［１１１］面および［３１１］面の結晶子径、並びに結晶ピーク強度比（［１１１］／［３１１］）の測定を行った。その結果、粒径は４５μｍ以下で広い粒子径分布であり、比表面積は１．２５ｍ^２／ｇであり、［１１１］面の結晶子径は１５９ｎｍであり、［３１１］面の結晶子径は１７４ｎｍであり、結晶ピーク強度比（［１１１］／［３１１］）は０．２８６であった。

実施例１〜４および比較例１〜２の原料配合量を下記表１に示す。

また、実施例１〜４および比較例１〜３の評価結果を下記表２に示す。

表２からも明らかなように、実施例１〜４のスピネル粒子は、［１１１］面の結晶子径の値が著しく大きいことが分かる。その結果、熱伝導性に優れることが理解される。

Claims (13)

1. マグネシウム原子、アルミニウム原子、および酸素原子と、モリブデンと、を含み、
   ［１１１］面の結晶子径が、２２０ｎｍ以上である、スピネル粒子。
2. ［３１１］面の結晶子径が、１００ｎｍ以上である、請求項１に記載のスピネル粒子。
3. 前記［３１１］面の結晶ピーク強度に対する前記［１１１］面の結晶ピーク強度の比（［１１１］面／［３１１］面）が、０．３以上である、請求項１または２に記載のスピネル粒子。
4. 平均粒径が、０．１〜１０００μｍである、請求項１〜３のいずれか１項に記載のスピネル粒子。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のスピネル粒子の製造方法であって、
   マグネシウム化合物およびアルミニウム化合物を、モリブデン存在下で、固溶化および晶出により前記スピネル粒子に結晶成長させる焼成工程と、
   前記焼成工程で結晶成長したスピネル粒子を結晶化する冷却工程と、
   を含む、製造方法。
6. 前記アルミニウム化合物が、モリブデンを含む、請求項５に記載の製造方法。
7. 前記アルミニウム化合物が、酸化アルミニウムである、請求項５または６に記載の製造方法。
8. 前記アルミニウム化合物のアルミニウム元素に対するモリブデン元素のモル比（モリブデン元素／アルミニウム元素）が０．００００１〜０．０５である、請求項５〜７のいずれか１項に記載の製造方法。
9. 前記アルミニウム化合物の平均粒子径が０．１〜１０００μｍである、請求項５〜８のいずれか１項に記載の製造方法。
10. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のスピネル粒子と、樹脂と、を含む、組成物。
11. さらに硬化剤を含む、請求項１０に記載の組成物。
12. 熱伝導性材料である、請求項１０または１１に記載の組成物。
13. 請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の組成物を成形してなる、成形物。

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