2018 Fiscal Year Annual Research Report
In-situ Raman spectroscopic measurements and micro-photoelastic evaluation of glass structure prior to failure during indentation
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16K06730
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| Research Institution | The University of Shiga Prefecture |
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Principal Investigator |
吉田 智 滋賀県立大学, 工学部, 准教授 (20275168)
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2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | ガラス / 破壊 / 構造 / インデンテーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，ガラスの押し込み試験中にラマン分光測定を行い，押し込み破壊が生じる直前のガラス構造を評価することを目的とした。さらに，押し込み試験中に光弾性測定も行い，押し込み試験により誘起されるガラスの複屈折を検出し，逆問題解析により押し込み圧子周辺の３次元応力場を決定することも併せて試みた。
押し込みラマンその場測定の結果，ダイヤモンド圧子下のガラスは，静水圧下と同様の構造変化を示すガラスと，異なるガラス構造を示すガラスが存在することが明らかとなった。前者のガラスは非架橋酸素を多く含むこと，後者のガラスは非架橋酸素が少なく発達したネットワーク構造を有することがそれらの化学組成から予測され，このような静的なガラス構造の違いが，ダイヤモンド圧子下での複雑な応力場に対する応答性の違いに繋がったのだと考えられた。
複屈折測定については，押し込み試験中に塑性流動が起こり易いガラスと起こり難いガラスで，応力分布が大きく異なることを初めて明らかにした。球圧子を用いるとガラスは低荷重下では弾性変形のみを示し，ガラス固有の閾値以上の応力下で塑性変形を示す。除荷後に同じように凹みができる場合でも，塑性流動により永久変形する場合と，高密度化により永久変形する場合で，圧子下のガラスの応力場は全く異なることが明らかとなった。さらに，これらの結果をガラスの残留応力生成メカニズムに基づいて考察することができた。
これらの結果は，いずれも世界初の独自な研究成果と言える。本研究代表者は研究実施期間中に様々な国際会議で招待講演を依頼されるとともに，国際論文誌において招待総説や国際共著論文を著すなど，積極的に成果公表に努めた。
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