2014 Fiscal Year Research-status Report
陽極接合による接合界面が透明化するガラス同士の接合法の開発
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25420729
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
高橋 誠 大阪大学, 接合科学研究所, 講師 (10294133)
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2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 陽極接合 / 陽極酸化 / 界面反応 / イオン伝導 / 光学ガラス / 光透過性 / 微細組織 / 精密接合 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
予備実験によってアルミニウムとの良好な陽極接合性が確認された２種類の光学ガラス、FD110フリントガラスとSFL6フリントガラスを用いて、アルミニウムを仲立ちとした陽極接合によって接合界面が透明化する継手の作成を試みた。
FD110ガラス板表面に、50 nm、100 nmの２通りの厚さのアルミニウム膜を蒸着し、ガラスと蒸着膜を接合パラメータを系統的に変化させながら陽極接合し、接合後の蒸着膜の状態を観察した。その結果、厚さ50 nmの蒸着膜は適切な条件下でほとんど透明になった。SFL6ガラスを用いた実験でも同様の結果を得た。そこで、厚さ50 nmのアルミニウム膜を蒸着したガラス板の蒸着面に同種のガラス板を重ね、サンドイッチされた蒸着膜を仲立ちとして２枚のガラス板を陽極接合した。
イ）蒸着膜をつけたガラス板を陽極とした、直流電圧印加、ロ）電圧印加中、何度か電圧を加える向きを入れ替える交番電圧印加、ハ）アルミニウム蒸着膜を陽極に、これをはさむ両側のガラス板を共に陰極にしての直流電圧印加、以上３通りのパターンの電圧印加で陽極接合を行った。その結果、イ、ロの電圧印加法による接合では、接合界面が密着した継手は得られるものの、接合界面の蒸着膜は黒変して透過する光はわずかであった。そこでハの方法での接合を行うと、FD110ガラス、SFL6ガラスいずれの継手でも適切な条件下で、十分に密着した接合界面を通して反対側を透視できる継手が得られた。接合中に継手を流れる電流を観察すると、電圧印加開始後しばらくして電流が急激に減少するのが観察された。これは、電圧印加に伴う蒸着膜の酸化によって電流の経路が失われたためであると考えられた。
前年度に続いて、光学ガラスと、貼り合わせ接合の中間材の候補となるチタンとの陽極接合の試験を行い、TEM観察によって接合界面近傍の組織の詳細な構造を明らかにした。
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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
本研究の主たる目的は、導体膜を仲立ちとしたガラス同士の陽極接合において、導体膜の酸化を利用して接合界面が透明化する接合法を開発することであるが、これまでに適当な品種のガラスを選定して複数の方法による試験を行い、実際に界面を透視できる継手の製作に成功している。これまでに得られた継手の界面組織等の問題点を検討を通じてさらに方法を改良し、光透過率の高い継手を得る方法を見出すことができると期待される。
また、これまでに試した方法で界面が透明化する継手が製作できていない材料についても、接合の仲立ちとする導体材料を変更するなどの方法を検討しており、用いる導体材料の剪定を進めている。
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| Strategy for Future Research Activity |
25年度、26年度に行った研究から、適切な品種のガラスにおいて、陽極接合を用いた貼り合わせ接合で実際に接合界面が透明化した継手が得られることを実証した。しかし，接合電圧の印加中に流れる電流が小さい等の理由でこれまでに開発した方法で接合界面が透明化しないガラスもあるので、それらのガラスについては、接合の中間材に用いる導体材料の変更やガラスの表面改質等の方法で界面の透明化を促進する方法を探索する。また、これまでに透明化した継手についても、接合時の電流経路の改善などによってさらに接合界面の光透過率を改善することを試みる。
得られたガラス同士の貼り合わせ継手については、接合界面の光透過性やその他の光学的性質、また継手としての強さや、高温・腐食環境に対する耐久性の確認を行う。得られる継手の耐熱性・耐候性は、新しく開発する接合法の、従来から存在する接合法、例えば樹脂による接着などに対して有利な点になると考えられるので重要である．また接合界面近傍の微細組織の観察を行い，界面組織と，継手の光学的・機械的性質の関係を明らかにし，また陽極接合現象一般の理解に資するデータを得る．
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| Causes of Carryover |
前年度、ガラス材料の購入方法を当初計画から変更したために購入費が大幅に圧縮され、生じた剰余金を本年度ガラス材料の化学分析を外部委託するための費用として計上していたが、実際にかかる分析費は分析する元素の数等によって変化するため当初の見通しからずれが生じた。また、使用した学会参加費等の成果発表費用がが当初の見通しより少なかった。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
学会参加費、成果発表のための費用に充当する。
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