ゾル・ゲル法と遠心力処理を組み合せたプロセスによる傾斜ガラスの作製とその物性

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12555180
• Research Institution: Kumamoto University
• Principal Investigator: 真下 茂 熊本大学, 衝撃・極限環境研究センター, 助教授 (90128314)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 伊原 博隆 熊本大学, 自然科学研究科, 教授 (10151648)
• Keywords: 遠心力 / ゾル・ゲル / 沈降 / 傾斜材料 / ガラス / 拡散 / コロイド / セラミックス

Research Abstract

固体中で原子の沈降による傾斜構造を実現するためには熱エネルギーに匹敵する100万gレベルの重力場を発生しなければならないが、ゾルではコロイド粒子の原子量が大きいので10万g以下の弱い重力場でも分子スケールで傾斜構造を形成することが可能である。また、ゾル・ゲル法を用いたガラスの製造では熔融法に比べて格段に低い焼成処理によって製造が可能である。筆者らは平成9,10年度の科研費萌芽的研究の援助を得て、ゾル・ゲル法と重力場を組み合わせることによって分子スケールの傾斜構造SiO_2-TiO_2ガラスを製作することに成功した(特許申請,1999;論文,2000)。しかしながら、クラックが避けられないなどの問題が残っており、物質系もSi-Ti系に限られ、電子物性機能を探るために様々な系の研究が望まれる。
本研究はこれまでの研究を発展させ、実用化をめざして任意の形状で分子スケールの傾斜構造を持つガラスを製造する技術を確立することを第一の目的とし、次に特に光電子物性など応用につながる遷移金属系のガラスで傾斜構造の形成をめざしている。初年度である平成12年度は、このために40-80℃で温度を精密に制御でき、加速度方向と容器軸方向を一致させ最大4万gで連続運転できる恒温装置付高速遠心機を製作し、性能を確認した。実験は、これまでに得られた傾斜ガラスはクラックを含むので、クラックの発生を防ぐためにSiO_2-TiO_2系ガラスで触媒、遠心処理条件を変えた実験を行い、大きな傾斜ガラス作製の見通しが得られた。今後、応用展開をはかるためには物性の解明が極めて重要であり、光物性と構造観察を行うとともに、特に遷移金属系を含む系も対象としていく計画である。

Research Products

• [Publications] 西原正通,真下茂 他: "高重力場とゾル・ゲル法を用いたSiO_2-TiO_2系傾斜ガラスの作製"粉体および粉末冶金. 47. 1201-1204 (2000)
• [Publications] 西原正通,真下茂 他: "Molecular graduation in glass by using high gravity-Novel method of Si-Ti graded glass preparation-"Centrifugal Materials Processing IV. (in press).