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押し込み「その場」ラマン分光と顕微光弾性解析による破壊直前のガラス構造の直接評価

研究課題

研究課題/領域番号 16K06730
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 無機材料・物性
研究機関滋賀県立大学

研究代表者

吉田 智  滋賀県立大学, 工学部, 准教授 (20275168)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2018年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2017年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2016年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
キーワードガラス / 破壊 / 押し込み / 圧子 / ラマン分光 / 光弾性 / 構造 / インデンテーション / 変形
研究成果の概要

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う装置を作製し,押し込み破壊が生じる直前のガラス構造を評価するとともに,光弾性「その場」測定によりガラスの押し込み応力場を決定した。
押し込みラマンその場測定の結果,架橋酸素を多く含む重合度の高いガラスは,圧子下で静水圧下と異なる構造変化を示すのに対し,非架橋酸素を多く含むガラスは,圧子下でも静水圧下と同様の構造変化を示すことが分かった。
光弾性「その場」測定の結果から,押し込み試験中に塑性流動により変形するガラスは,内部の塑性変形領域周囲に引っ張り応力が発生することを初めて実験的に示すことができた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究の研究成果は,5件の査読付き論文と10件の学会発表として公開した。論文のうち3件が国際共著論文で,学会発表のうち8件が国際会議における発表(3件の招待講演を含む)であることから,本研究が国際的にも認められ,我が国におけるガラスの強度研究の優位性を世界にアピールできる内容であったことが示される。破壊直前のガラス構造,特に応力により誘起される不均質構造は,現在もなお注目される研究トピックである。本研究の成果を基礎として,今後も国際的な協力関係の下で研究を発展させていくことにより,ガラスの脆さを克服するヒントが得られることが期待される。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (23件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 2件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 4件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 10件、 招待講演 5件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] University of Wisconsin/Milwaukee(米国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] ESPCI(フランス)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Micro-Photoelastic Evaluation of Indentation-Induced Stress in Glass2019

    • 著者名/発表者名
      Asai, K., Yoshida, S., Yamada, A., Matsuoka, J., Errapart, A. and Kurkjian, C.R.
    • 雑誌名

      MATERIALS TRANSACTIONS

      巻: 60 号: 8 ページ: 1423-1427

    • DOI

      10.2320/matertrans.MD201903

    • NAID

      130007683559

    • ISSN
      1345-9678, 1347-5320
    • 年月日
      2019-07-01
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] <i>In-Situ</i> Raman Measurements of Silicate Glasses during Vickers Indentation2019

    • 著者名/発表者名
      S. Yoshida, T.H. Nguyen, A. Yamada, J. Matsuoka
    • 雑誌名

      MATERIALS TRANSACTIONS

      巻: 60 号: 8 ページ: 1428-1432

    • DOI

      10.2320/matertrans.MD201901

    • NAID

      130007683562

    • ISSN
      1345-9678, 1347-5320
    • 年月日
      2019-06-01
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Indentation deformation and cracking in oxide glass: toward understanding of crack nucleation2019

    • 著者名/発表者名
      S. Yoshida
    • 雑誌名

      Journal of Non-Crystalline Solids: X

      巻: 1 ページ: 100009-100009

    • DOI

      10.1016/j.nocx.2019.100009

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The fracture toughness of inorganic glasses2017

    • 著者名/発表者名
      Rouxel Tanguy、Yoshida Satoshi
    • 雑誌名

      Journal of the American Ceramic Society

      巻: 100 号: 10 ページ: 4374-4396

    • DOI

      10.1111/jace.15108

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Evaluation of sinking-in and cracking behavior of soda-lime glass under varying angle of trigonal pyramid indenter2016

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Yoshida, Ken Wada, Takahiro Fujimura, Akihiro Yamada, Mitsuo Kato, Jun Matsuoka, and Naohiro Soga
    • 雑誌名

      Frontiers in Materials

      巻: 3

    • DOI

      10.3389/fmats.2016.00054

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] In-Situ Raman Measurements of Silicate Glasses during Indentation2018

    • 著者名/発表者名
      S. Yoshida, T.H. Nguyen, A. Yamada, J. Matsuoka
    • 学会等名
      7th International Congress on Ceramics
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] In-situ evaluation of structural changes of glass under a sharp indenter2018

    • 著者名/発表者名
      S. Yoshida, T.H. Nguyen, A. Yamada, J. Matsuoka
    • 学会等名
      The Sixth International Indentation Workshop
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Micro-photoelastic evaluation of indentation-induced stress in glass2018

    • 著者名/発表者名
      K. Asai, S. Yoshida, A. Yamada, J. Matsuoka, A. Errapart, C.R. Kurkjian
    • 学会等名
      The Sixth International Indentation Workshop
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The Fracture Toughness of Inorganic Glasses2018

    • 著者名/発表者名
      T. Rouxel, S. Yoshida, T. To, T. Lacondemine, J. Moriceau, F. Celarie, Y. Gueguen, P. Houizot
    • 学会等名
      15th International Conference on the Physics of Non-Crystalline Solids
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 微小圧子押し込み法によるソーダ石灰ガラスの表面残留応力の評価2018

    • 著者名/発表者名
      友納明希乃,吉田智,山田明寛,松岡純
    • 学会等名
      第13回日本セラミックス協会関西支部学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Indentation-induced transient and permanent structural changes of glass probed by Raman spectroscopy2018

    • 著者名/発表者名
      S. Yoshida, T.H. Nguyen, K. Maruyama, A. Yamada, J. Matsuoka
    • 学会等名
      Annual Meeting of International Commission on Glass
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] In-situ evaluation of stress distributions and cracking behaviors in silica and soda-lime glasses2018

    • 著者名/発表者名
      K. Asai, S. Yoshida, A. Yamada, J. Matsuoka, A. Errapart, C.R. Kurkjian
    • 学会等名
      Annual Meeting of International Commission on Glass
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] An indentation microscope: A powerful tool for evaluating deformation and cracking in glass2017

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Yoshida
    • 学会等名
      Special Seminar at NITech
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ガラスの脆さ(もろさ)の評価技術2017

    • 著者名/発表者名
      吉田 智
    • 学会等名
      (一社)ニューガラスフォーラム 若手懇談会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Composition dependence of crack formation probability in aluminoborosilicate glass2017

    • 著者名/発表者名
      Hidekatsu Morozumi, Satoshi Yoshida, Jun Matsuoka
    • 学会等名
      International workshop on Flow and Fracture of Advanced Glasses
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 押し込み試験中のガラスの応力分布の評価とその圧子形状依存性2017

    • 著者名/発表者名
      浅井 敬祐,吉田 智,山田 明寛,松岡 純,アンドレイ エラパルト,チャールズ カーキャン
    • 学会等名
      日本セラミックス協会関西支部学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 押し込み試験中のガラスの応力分布とクラック発生挙動の関係2017

    • 著者名/発表者名
      浅井 敬祐,吉田 智,山田 明寛,松岡 純,アンドレイ エラパルト,チャールズ カーキャン
    • 学会等名
      日本セラミックス協会ガラス部会ガラスおよびフォトニクス材料討論会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] ケイ酸塩ガラスの押し込み「その場」ラマン分光測定2017

    • 著者名/発表者名
      吉田 智,Nguyen Thu Huyen,山田 明寛,松岡 純
    • 学会等名
      日本セラミックス協会ガラス部会ガラスおよびフォトニクス材料討論会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Indentation Deformation and Fracture of Glasses2016

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Yoshida
    • 学会等名
      Society of Glass Technology, Centenary Conference
    • 発表場所
      Sheffield, U.K.
    • 年月日
      2016-09-04
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Compositional dependence of indentation-induced residual stresses of sodium aluminosilicate glasses2016

    • 著者名/発表者名
      Keisuke Yoshida, Satoshi Yoshida, Akihiro Yamada, Jun Matsuoka, Andrei Errapart, Vera Pukhkaya, Jeremie Teisseire, Etienne Barthel, Charles R. Kurkjian
    • 学会等名
      2016 Glass and Optical Division Meeting, The American Ceramic Society
    • 発表場所
      Madison, WI, US
    • 年月日
      2016-05-21
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [備考] ガラス工学研究センター ガラス製造プロセス工学講座

    • URL

      http://www.mat.usp.ac.jp/CGST/pukiwiki/index.php

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実施状況報告書 2016 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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