| 研究課題/領域番号 |
16H04543
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
金属・資源生産工学
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
柴田 浩幸 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (50250824)
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| 研究分担者 |
助永 壮平 東北大学, 多元物質科学研究所, 准教授 (20432859)
太田 弘道 茨城大学, 理工学研究科(工学野), 教授 (70168946)
金 キョンホ 東北大学, 多元物質科学研究所, 研究支援者 (30733589)
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| 研究協力者 |
金 炅滸 東北大学, 多元物質科学研究所, 研究支援者 (30733589)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2018年度)
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| 配分額 *注記 |
17,810千円 (直接経費: 13,700千円、間接経費: 4,110千円)
2018年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2017年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2016年度: 8,580千円 (直接経費: 6,600千円、間接経費: 1,980千円)
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| キーワード | ケイ酸塩 / 融体 / ガラス / 熱伝導度 / 粘度 / NMR / Raman / ケイ酸塩融体 / ネットワーク構造 / スラグ / 高温融体物性 / 酸化物ガラス / 核磁気共鳴分光法 / ケイ酸塩ガラス / 構造解析 / 構造 |
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| 研究成果の概要 |
ケイ酸塩融体や同ガラスの物性(粘度や熱伝導度など)は、金属製精錬やガラス製造などの高温プロセス制御のため重要である。一方で、工業的に扱われる多成分系融体やガラスにおいては、構造の特徴付けが容易ではないため、物性発現メカニズムの理解が進んでいない。本研究では、CaO-RxO-SiO2-Al2O3(R=Li, Na, K, or Mg)系融体およびガラスの粘度および熱伝導度評価を行った。また、網目構造とその切れ目であるチャンネルを構成する陽イオン近傍の局所構造を同系ガラスの分光分析により特徴付けた。網目構造を構成するケイ素やアルミニウムイオンの酸素配位数が同系材料の物性に影響することが示唆された。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
放射性廃棄物のガラス固化プロセスなど、トライアル＆エラーによる最適化が困難な高温プロセスでは、プラントや溶融炉等の設計時点で詳細なプロセスシミュレーションが不可欠である。酸化物を溶解し、スムーズに流し出すには、融体やガラスの熱伝導率や粘度は特に重要な物性値であると言える。本課題で得られた知見は、工業的に扱われる多成分系酸化物融体の物性発現メカニズムの理解を進展させ、組成設計の指針となると期待できる。
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