2017 Fiscal Year Annual Research Report
超均質ガラス作製に向けてのガラス融液のソレー効果解明
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16H04215
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
平尾 一之 京都大学, 工学研究科, 名誉教授 (90127126)
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| 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)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | ガラス / ガラス融液 / ソレー効果 / 温度勾配 / 拡散 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ガラス融液のソレー効果を解明するためには、実験・分子動力学計算・理論の三つの定量的アプローチをおこなう必要がある。当該年度にはこれらを並行して進めた。
CaO-SiO2系における非平衡分子動力学計算と我々が新たに提案した修正Kempersモデルを比較すると、ソレー係数の組成依存性が両者でおおまかに一致することがわかった。ソレー効果のメカニズムにおいて、部分モルエンタルピーが重要なファクターであることが示唆された。特に、CaO-SiO2系においてSiO2モル分率が少ない組成域において酸化物の移動方向が逆転するというシミュレーション結果およびモデル予測結果が得られた。これらの結果について、現在国際的な学術誌に投稿中である。
実験においては、正確なソレー係数を得るための条件として、自然対流の低減が重要であることがわかった。ナトリウムホウ酸塩ガラス融液に対して、縦型電気管状炉を用いた実験と横型電気管状炉を用いた実験によって得られたソレー係数を比較することで明らかになった。さらに、系が定常状態に到達するのにかかる時間とソレー係数の定常状態における値を予測する手法を提案した。これらの結果について、現在、国際的な学術誌に投稿するために論文を執筆中である。
今後、修正Kempersモデルの妥当性を確認するために、移動方向の逆転現象を実証する方針で研究を進める。さらに、産業的に重要ではあるが、粘度が高く実験が難しいシリケート融液系でのソレー係数測定実験を進める。
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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
実験、分子動力学計算、理論の全ての面で成果が出ているため。
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| Strategy for Future Research Activity |
Na2O-SiO2系、Na2O-GeO2系、およびM2O-B2O3(M=Li,Na,K)系、で対流の自然対流の影響を低減した実験を行い、その結果を修正Kempersモデルと比較することでモデルの妥当性を評価する。また、分子動力学計算および理論で予測されたソレー係数の符号逆転現象(移動方向逆転現象)を実証する。
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