| 研究課題/領域番号 |
20K05097
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分26020:無機材料および物性関連
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| 研究機関 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 |
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研究代表者 |
北村 直之 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 上級主任研究員 (10356884)
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| 研究分担者 |
角野 広平 京都工芸繊維大学, 材料化学系, 教授 (00356792)
正井 博和 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (10451543)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2020年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
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| キーワード | カルコゲナイドガラス / 粘弾性 / 構造緩和 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
無機ガラス物質の転移点近傍でのダイナミクスは粘性流動やガラス転移を理解する上で重要である。その中でも、特異な粘弾性を示すカルコゲナイド系ガラスの高温ダイナミクスが注目されている。近年、代表者らは幾つかのカルコゲナイド系ガラスに共通した高温での特異な応力緩和現象を発見した。本研究では、高温での動的な粘弾性解析を行うとともに、直接的な構造解析により原子相関の温度変化を調査することで原子結合の解離・再結合などの微視的なダイナミックスの解明を行う。有限要素法や分子動力学法を用いたシミュレーションを併用してカルコゲナイド系ガラスの高温ダイナミクスの起源を明らかにする。
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| 研究成果の概要 |
金型成形で問題となるカルコゲナイドガラスの特異な高温緩和現象を解明するため、粘弾性緩和挙動のエネルギー論的解析と高温下でのラマン散乱分光、Ｘ線吸収微細構造(XAFS)解析等を組み合わせた解析を行った。ガラス中に存在する弱結合と強結合がそれぞれ早い緩和と遅い緩和の活性化エネルギーに対応することが分かった。非化学量論組成では、ガラス構造のせん断運動の基となるS-SやGe-Geなどの同極結合が前者に相応し、ガラス網目構造の組み換えに関係するGe-SやSb-Sなどの異極結合が後者に相応することが分かった。転移点以下の高温で同極結合の解離を示唆する挙動がラマン散乱やXAFSにより確認された。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
無機ガラスの高温粘弾性体の構造緩和のガラスの高温ダイナミクスを理解するうえで大変興味深い。カルコゲナイドガラスにみられる特異な２段階緩和が、ガラス構造内の特定の結合の解離と再結合に関係することが理解できたことは学術的進歩であり、他のガラス系においても温度上昇に伴う粘弾性挙動を理解するうえで重要な知見となる。実用的にはガラスの高温プレス成型における内部歪、割れや成型精度などの成形性の問題の解決につながるうえで重要な知見が得られており、今後光学レンズなどの成形プロセスやガラス材料開発に展開されるものと期待できる。
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