2016 Fiscal Year Research-status Report
異方性構造を有するガラス材料の物性測定と非晶質構造解析
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15K05646
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
紅野 安彦 岡山大学, 環境生命科学研究科, 准教授 (90283035)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 異方性ガラス / 構造解析 / 分子動力学法 / 構造モデル化 / リン酸カルシウム / 弾性率測定 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題は、非晶質構造解析に基づく構造異方性の評価、弾性率測定に基づく物性異方性の評価、および、異方性ガラスの構造モデル構築を主要な実施項目としており、平成28年度においては、前年度の研究実施項目を継続して、分子動力学シミュレーションによる伸長ガラスの構造モデル構築、ならびに、共振法弾性率測定系の構築を行い、加えて、圧縮応力変形による異方性ガラス試料の作製に取り組んだ。
分子動力学シミュレーションでは、メタリン酸カルシウム（50CaO-50P2O5）を挟む近傍組成を対象とし、仮想的な伸長処理による異方構造形成と諸条件との関係調査を進めた。分子動力学法によるメタリン酸塩ガラスの構造は、PO4四面体のQn分布が実際のものと比較してQ2、Q4の割合が大きいことが知られており、この分布を意図的に操作した構造モデルを作成し、誘起される構造異方性の発現との関連に着目した。
一方、等方性のガラス試料をガラス転移温度以上に加熱し、圧縮応力により変形させた後、急冷による構造凍結を目的として、簡易の異方性処理炉を現有機器の活用により構築した。溶融急冷法により作製した等方性メタリン酸カルシウム（50CaO-50P2O5）ガラスを異方性処理し、音響共振スペクトルを測定した結果、未処理ガラスとの明確な相違を見出し、簡易な異方性処理により誘起された力学的な異方性が評価できると判断した。異方性の定量的評価法の確立、および、その異方性処理条件との相関確認が検討課題である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
平成28年度は、予定していた異方性ガラス試料の作製に着手し、前年度に構築した共振法弾性率測定系を用いて力学的異方性の有無が判断できたことから、概ね順調に進展しているものと判断した。ただし、平成29年度に予定している放射光施設SPring-8を利用した非晶質構造解析実験に備えて、平成28年度末時点で、誘起される異方性の定量的評価と処理条件による制御が達成されている方が望ましく、放射光実験用の試料準備に向けて、今後の取り組みでは、より一層の注力が必要となる。
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| Strategy for Future Research Activity |
必要に応じて、これまでに構築した研究実験設備の改良は進めるが、設備の大幅な増強には着手せず、現有設備での処理条件探索と構造解析試料の準備に注力する。異方性ガラスの作製、評価および構造解析を担当する研究協力者、分子動力学構造モデルの構築と放射光構造解析結果との比較を担当する研究協力者、いずれも大学院生とし、引き続き、研究代表者と大学院生2名の体制で今後の研究を推進する。異方性処理の条件探索に対して、必要に応じて、研究協力者（学部学生）を追加することを今後の研究推進方策とする。
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| Causes of Carryover |
実験の進捗状況により、放射光施設SPring-8を利用した実験を前倒しで実施する可能性があり、平成28年度の予算として消耗品実費負担額および旅費の支払いが可能となるように計上していたが、試料準備状況から判断して、当初計画に予定した通り、放射光実験を平成29年度に実施することから次年度使用額が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度使用額は、放射光施設SPring-8を利用した実験実施に伴う経費として平成29年度に使用する。これには、設備利用に伴う消耗品実費負担額と旅費等を含む。
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