2014 Fiscal Year Annual Research Report
強弾性結晶の特異な自己微粉化現象の解明と巨大内部応力誘起材料への展開
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25630277
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| Research Institution | Nagaoka University of Technology |
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Principal Investigator |
小松 高行 長岡技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (60143822)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 自己微粉化 / 強弾性結晶 / ガラスの結晶化 / 巨大内部応力 / 機能性セラミックス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
強弾性結晶RE2(MoO4)3 (RE：希土類）がガラス(RE2O3-MoO3-B2O3系ガラス）から結晶化する際に、自ら微粉化する現象について加熱ステージ付きの偏光顕微鏡観察によりその機構を明らかにした。
1) 21.25Gd2O3-63.75MoO3-15B2O3組成のガラスを加熱ステージで熱処理し、生成した粒径約40ミクロンの結晶の光学顕微鏡観察を行った結果、クラックが存在し、結晶の中心部分から周囲に放射状に伸びていることを見出した。異なる粒径に対する観察の結果、粒径が約50ミクロン以上の結晶でクラックが発生し、結晶は自発的に破壊することを明らかにした。
2)自己微粉化現象は、強弾性と常弾性の転移温度(100oC前後）よりはるかに高い温度で起こるため、破壊の原因、すなわち、結晶内部に巨大な応力が発生する原因をGd2O3-MoO3-B2O3系ガラスとRE2(MoO4)3結晶の密度に注目した。通常のガラスの結晶化においては、自由体積の多いガラスの方が生成する結晶よりも密度は小さい。しかしながら、Gd2O3-MoO3-B2O3系では、ガラスの密度が、RE2(MoO4)3結晶よりも大きいという極めて特異なガラス系であることが明らかになった。このため、結晶化領域、すなわち結晶には大きな体積膨張が誘起され、その結果としてクラックが生成したものと結論づけた。
3)巨大内部応力誘起材料への展開のためには、どうしてもバルク状の試料が必要である。ガラス粉末をボールミリング法で調整し、一軸加圧成形手法により、RE2(MoO4)3結晶から成る緻密なバルク状の結晶化ガラスの作製に成功した。
4)微粉化した個々の粒子において、屈折率の周期的な変化が観測され、レーザーパターニングでの結晶成長と同様に、RE2(MoO4)3結晶内のMoO4構造単位はらせん状に回転しながら結晶成長するというモデルを提案した。
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| Remarks |
http://mst.nagaokaut.ac.jp/amorph/
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