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Investigation of Soret effect in glass melts for producing extremely homogeneous glass

Research Project

Project/Area Number 16H04215
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Research Field Inorganic industrial materials
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

Hirao Kazuyuki  京都大学, 工学研究科, 名誉教授 (90127126)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 西 正之  京都大学, 工学研究科, 講師 (50402962)
清水 雅弘  京都大学, 工学研究科, 助教 (60704757)
Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥16,900,000 (Direct Cost: ¥13,000,000、Indirect Cost: ¥3,900,000)
Fiscal Year 2018: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2017: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2016: ¥8,840,000 (Direct Cost: ¥6,800,000、Indirect Cost: ¥2,040,000)
Keywordsガラス / ガラス融液 / 酸化物融液 / 温度勾配 / ソレー効果 / 拡散 / 分離 / 高温物性 / 不均一性 / 融液 / 超均質ガラス / 物理化学
Outline of Final Research Achievements

A new model, called adjusted Kempers model, is proposed to quantitatively predict Soret coefficients in binary glass-forming oxide melts. We experimentally measured the Soret coefficient of binary glass-forming oxide melts.The new model can reproduce the experimental value. By using nonequilibrium molecular dynamics simulation and new model, we revealed that the partial molar enthalpy is the main factor to determine the migration direction of SiO2 component.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ソレー効果は温度勾配を駆動力とした物質の拡散現象であり、様々なガラス溶融プロセスにおいて融液組成の不均一を生じさせる因子であるため、その機構の解明は工業的に重要である。本研究成果は、温度勾配下における多成分ガラス融液の拡散挙動を予測・理解するための学術的な基礎であり、溶融炉内の組成分布のより精密な予測につながるため、工業的に意義がある。

Report

(4 results)
  • 2018 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • Research Products

    (21 results)

All 2019 2018 2017 2016

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (16 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Substitutional reaction in Si-O network of MD-modeled liquid Na2SiO3: microscopic and statistical study2019

    • Author(s)
      Masahiro Shimizu, Alastair N. Cormack, Liaoyuan Wang, Masayuki Nishi, Kazuyuki Hirao, Yasuhiko Shimotsuma, and Kiyotaka Miura
    • Journal Title

      Journal of the American Ceramic Society

      Volume: 印刷中 Issue: 8 Pages: 4431-4439

    • DOI

      10.1111/jace.16471

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Soret coefficient of a sodium borate melt: Experiment with a vertical furnace and thermodynamic theory2018

    • Author(s)
      Masahiro Shimizu, Shohei Hosoya, Takeyuki Kato, Jun Matsuoka, Hiroshi Kato, Masayuki Nishi,
    • Journal Title

      Journal of the Ceramic Society of Japan

      Volume: 126 Issue: 12 Pages: 997-1004

    • DOI

      10.2109/jcersj2.18135

    • NAID

      130007539704

    • ISSN
      1348-6535, 1882-0743
    • Year and Date
      2018-12-01
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Role of partial molar enthalpy of oxides on Soret effect in high-temperature CaO-SiO2 melts2018

    • Author(s)
      Masahiro Shimizu, Jun Matsuoka, Hiroshi Kato, Takeyuki Kato, Masayuki Nishi, Heidy Visbal,
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: none Issue: 1 Pages: 15489-15489

    • DOI

      10.1038/s41598-018-33882-1

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Molecular dynamics simulation of the Soret effect in a CaSiO3 glass melt2017

    • Author(s)
      Masahiro Shimizu*, Hiroshi Kato, Masayuki Nishi, Daisuke Hanakawa, Kohji Nagashima, Heidy Visbal, Hiroki Itasaka, Masaaki Sakakura, Yasuhiko Shimotsuma, Kiyotaka Miura, and Kazuyuki Hirao
    • Journal Title

      Journal of the Ceramic Society of Japan

      Volume: 125 Pages: 180-184

    • NAID

      130005401721

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      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] ガラス形成酸化物融液におけるソレー効果2017

    • Author(s)
      清水雅弘
    • Journal Title

      New Glass

      Volume: 32 Pages: 19-23

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      2016 Annual Research Report
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  • [Presentation] ナトリウムケイ酸塩ガラス融液における各酸化物のソレー係数測定2018

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      福與 翼・清水 雅弘・加藤 毅之・西 正之・平尾 一之・下間 靖彦・三浦 清貴
    • Organizer
      公益社団法人日本セラミックス協会第 31 回秋季シンポジウム
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      清水雅弘
    • Organizer
      純正・応用化学シンポジウム
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      2018 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Experimental, Molecular Dynamics, and Theoretical Approach to the Soret Effect in Sodium Borate Glass Melts2018

    • Author(s)
      Masahiro Shimizu, Syohei Hosoya, Takeyuki Kato, Hiroshi Kato, Masayuki Nishi, Kazuyuki Hirao, Yasuhiko Shimotsuma, Kiyotaka
    • Organizer
      ICG Annual meeting
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    • Int'l Joint Research
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      清水雅弘
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      日本セラミックス協会2018年年会
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  • [Presentation] LiPO3ガラスの熱起電力測定2018

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      加藤毅之
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      日本セラミックス協会2018年年会
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      清水雅弘
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  • [Presentation] 分子動力学計算によるNa2SiO3融液のSi-Oネットワークで起こる化学反応の解析とQn分布の起源の考察2018

    • Author(s)
      清水雅弘
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  • [Presentation] CaO-SiO2融液におけるソレー効果の分子動力学計算2017

    • Author(s)
      清水雅弘
    • Organizer
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      加藤寛
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      第十二回日本セラミックス協会関西支部学術講演会
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  • [Presentation] アルカリゲルマン酸塩ガラス融液におけるアルカリ金属酸化物のソレー係数2017

    • Author(s)
      加藤寛
    • Organizer
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      加藤毅之
    • Organizer
      第十二回日本セラミックス協会関西支部学術講演会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] アルカリゲルマン酸塩ガラス融液におけるアルカリ金属酸化物のソレー係数2017

    • Author(s)
      清水雅弘
    • Organizer
      日本セラミックス協会2017年年会
    • Place of Presentation
      日本大学
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      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] ナトリウムホウ酸塩ガラス融液のソレー係数~実験と分子動力学計算によるソレー係数算出~2017

    • Author(s)
      清水雅弘
    • Organizer
      第四回若手研究者のためのフォトニクス材料研究会
    • Place of Presentation
      京都大学
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      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Molecular dynamics simulation of the Soret effect in CaO-SiO2 glass melts2016

    • Author(s)
      Masahiro Shimizu
    • Organizer
      CerSJ-GOMD Joint Symposium
    • Place of Presentation
      Kyoto University
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      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ガラス形成酸化物融液におけるソレー効果解明への実験と分子動力学計算によるアプローチ2016

    • Author(s)
      清水雅弘
    • Organizer
      若手研究者のための機能性材料シンポジウム
    • Place of Presentation
      山形大学
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      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] アルカリゲルマン酸塩ガラス融液におけるアルカリ金属酸化物のソレー係数2016

    • Author(s)
      加藤寛
    • Organizer
      日本セラミックス協会2017年秋季シンポジウム
    • Place of Presentation
      広島大学
    • Related Report
      2016 Annual Research Report

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Published: 2016-04-21   Modified: 2020-03-30  

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