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珪酸塩融体の熱伝導とネットワーク構造の相関

研究課題

研究課題/領域番号 23360332
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 金属生産工学
研究機関東北大学

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)

研究分担者 早稲田 嘉夫  東北大学, 多元物質科学研究所, 名誉教授 (00006058)
太田 弘道  茨城大学, 工学部, 教授 (70168946)
助永 壮平  東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (20432859)
研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2014-03-31
研究課題ステータス 完了 (2013年度)
配分額 *注記
19,110千円 (直接経費: 14,700千円、間接経費: 4,410千円)
2013年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2012年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2011年度: 11,310千円 (直接経費: 8,700千円、間接経費: 2,610千円)
キーワード珪酸塩融体 / 熱伝導率 / ネットワーク構造 / 珪酸塩 / 非架橋酸素 / NMR / レーザーフラッシュ法 / ネートワーク構造 / 温度依存性 / 組成依存性
研究概要

本研究では、Al2O3、CaF2、K2O、Na2O等を含む珪酸塩融体の熱伝導率を、申請者らが開発してきた独自の手法で高精度かつ系統的に測定することで、未解決の課題である「珪酸塩融体中のフォノンの伝播に及ぼすネットワーク分断効果」の解明行った。実測された珪酸塩融体の熱伝導率は温度依存性を示さず、非架橋酸素数が増大すると低下す傾向を示した。この関係について、珪酸塩融体構造をモデル化して熱伝導率を導出する手法を考え、その有効性を示した。また、熱伝導率の実測に基づく熱伝導率の推算式も導出した。

報告書

(4件)
  • 2013 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2012 実績報告書
  • 2011 実績報告書
  • 研究成果

    (23件)

すべて 2014 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (17件)

  • [雑誌論文] Thermal Conductivity of Molten Silicate of Al_2O_3-CaO-Na_2O-SiO_2 Measured by Means of a Front Heating-Front Detection Laser Flash Method2012

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Hasegawa, Takaya Kowatari, Yasuhiro Shiroki, Hiroyuki Shibata, Hiromichi Ohta, Yoshio Waseda
    • 雑誌名

      Metallurgical and Materials Transactions B

      巻: 43(6) ページ: 1413-1419

    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Thermal Conductivity Measurements of Some Synthetic Al_2O_3-CaO-SiO_2 Slags by Means of a Front-Heating and Front-Detection Laser-Flash Method2012

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Hasegawa, Yasuhiro Hoshino, Takeshi Kasamoto, Yuuki Akaida, Takaya,Kowatari, Yasuhiro Shiroki, Hiroyuki Shibata, Hiromichi Ohta, Yoshio Waseda
    • 雑誌名

      Metallurgical and Materials Transactions B

      巻: 43(6) ページ: 1405-1412

    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Recent Development in the Investigation on Thermal Conductivity of Silicate Melts High Temperature Materials and Processes2012

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Hasegawa, Hiromichi Ohta, Hiroyuki Shibata, Yoshio Waseda
    • 巻
      31(4-5)
    • ページ
      491-499
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Recent Development in the Investigation on Thermal Conductivity of Silicate Melts2012

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Hasegawa
    • 雑誌名

      High Temperature Materials and Processes

      巻: 31 ページ: 491-499

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Thermal Conductivity Measurements of Some Synthetic Al2O3-CaO-SiO2 Slags by Means of a Front-Heating and Front-Detection Laser-Flash Method2012

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Hasegawa
    • 雑誌名

      Metallurgical and Materials Transactions B

      巻: 43 ページ: 1405-1412

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Thermal Conductivity of Molten Silicate of Al2O3-CaO-Na2O-SiO2 Measured by Means of a Front Heating-Front Detection Laser Flash Method2012

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Hasegawa
    • 雑誌名

      Metallurgical and Materials Transactions B

      巻: 43 ページ: 1413-1419

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] ケイ酸塩融体の熱伝導率の等方複相モデルによる解析2014

    • 著者名/発表者名
      太田弘道, 猪瀬司, 小嶋純平, 柴田浩幸,助永壮平
    • 学会等名
      日本鉄鋼協会 第167回春季講演大会
    • 発表場所
      東京
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] ケイ酸塩融体の熱伝導率の等方複層モデルによる解析2014

    • 著者名/発表者名
      太田弘道、猪瀬司、小嶋純平、柴田浩幸、助永壮平
    • 学会等名
      日本鉄鋼協会第167回春季講演大会
    • 発表場所
      東京
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] CaO-K2O-SiO2 融体の熱伝導率2013

    • 著者名/発表者名
      小嶋 純平, 長谷川 裕樹, 白木 康裕, 猪瀬 司, 柴田 浩幸, 助永 壮平, 太田 弘道
    • 学会等名
      第34回日本熱物性シンポジウム
    • 発表場所
      富山市
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] Thermal Conductivity of Molten CaO-Na_2O-SiO_2 Silicates2013

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki SHIBATA, Hiromichi OHTA, Takaya KOWATARI, Hiroki HASEGAWA, Souhei SUKENAGA
    • 学会等名
      The 10th Asian Thermophysical Properties Conference
    • 発表場所
      KOREA, Jeju
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] Thermal Conductivity of Silicate Melts Containing CaF_2 at High Temperature2013

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki SHIBATA, Hiromichi OHTA
    • 学会等名
      The 3rd International Symposium on Cutting Edge of Computer Simulation of Solidification, Casting and Refining
    • 発表場所
      Finland and Sweden
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] Analysis for Thermal Conductivity of Silicate Melts by 3D Metwork Structure Model2013

    • 著者名/発表者名
      Hiromichi OHTA, Hiroyuki SHIBATA
    • 学会等名
      The 3rd International Symposium on Cutting Edge of Computer Simulation of Solidification, Casting and Refining
    • 発表場所
      Finland and Sweden
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] Analysis for Thermal Conductivity of Silicate Melts by 3D Network Structure Model2013

    • 著者名/発表者名
      Hiromichi OHTA, Hiroyuki SHIBATA
    • 学会等名
      The 3rd International Symposium on Cutting Edge of Computer Simulation of Solidification, Casting and Refining
    • 発表場所
      Finland, Espoo & Sweden, Bro
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Thermal Conductivity of Silicate Melts Containing CaF2 at High Temperature2013

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki SHIBATA, Hiromichi OHTA
    • 学会等名
      The 3rd International Symposium on Cutting Edge of Computer Simulation of Solidification, Casting and Refining
    • 発表場所
      Finland, Espoo & Sweden, Bro
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Thermal conductivity of molten silicates2013

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki SHIBATA
    • 学会等名
      The 9th Korea-Japan Workshop on Science and Technology in Ironmaking and Steelmaking
    • 発表場所
      Japan, Kussharo
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Thermal Conductivity of Molten CaO-Na2O-SiO2 Silicates2013

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki SHIBATA, Hiromichi OHTA, Takaya KOWATARI, Hiroki HASEGAWA, Souhei SUKENAGA
    • 学会等名
      The 10th Asian Thermophysical Properties Conference
    • 発表場所
      KOREA, Jeju
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Effect of K2O Addition on the Viscosity of CaO-SiO2-Al2O3 Melts2013

    • 著者名/発表者名
      Sohei SUKENAGA, Tomoyuki HIGO, Hiroyuki SHIBATA, Noritaka SAITO, Kunihiko NAKASHIMA
    • 学会等名
      Goldschmidt2013
    • 発表場所
      Italy, Florence
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] CaO-K2O-SiO2融体の熱伝導率2013

    • 著者名/発表者名
      小嶋 純平, 長谷川 裕樹, 白木 康裕, 猪瀬 司, 柴田 浩幸, 助永 壮平, 太田 弘道
    • 学会等名
      第34回 日本熱物性シンポジウム
    • 発表場所
      富山市
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] ケイ酸塩融体の熱伝導率の擬クリストバライトモデルによる解析2013

    • 著者名/発表者名
      太田弘道
    • 学会等名
      日本鉄鋼協会 第165回春季公園大会
    • 発表場所
      東京
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] R-Na_2O-SiO_2(R=Al_2O_3,CaO)融体の熱伝導率とNBO/Tの関係2012

    • 著者名/発表者名
      古渡貴也, 長谷川裕樹, 白木康弘, 太田弘道, 柴田浩幸
    • 学会等名
      日本鉄鋼協会第163回春季講演大会
    • 発表場所
      横浜国立大学
    • 年月日
      2012-03-30
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 硼珪酸塩融体の熱浸透率測定2012

    • 著者名/発表者名
      白木康裕
    • 学会等名
      第33回日本熱物性シンポジウム
    • 発表場所
      大阪
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Thermal conductivity of molten silicate measured by means of a front heating-front detection laser flash method2012

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki SHIBATA
    • 学会等名
      5th feench-japanese joint workshop on FRONTIER MATERIALS
    • 発表場所
      France,Rennes
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Thermal conductivity of molten silicate measured by means of a novel lalser flash method

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki SHIBATA
    • 学会等名
      The 3rd Symposium of the Research Center for Sustainable Science & Engineering
    • 発表場所
      仙台
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書

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公開日: 2011-04-06   更新日: 2019-07-29  

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