| 研究概要 |
1. 目的 アルカリ金属ゲルマニウム酸塩ガラスはゲルマニウム酸塩異常と呼ばれる特異な挙動を示す。音速と弾性的性質が構造変化に敏感な物理量であることに着目してこの異常現象を解明する。また、ガラス転移に伴う熱容量の変化がガラス形成液体のフラジリティーの尺度を表すので、ガラス転移に伴う熱容量の変化と弾性定数との相関を解明する。
2. 実験 組成式xM_2O・(1-x)GeO_2に於て、M=Li,Na,K,Rb,Csに関する二成分ガラスの密度と音速を測定して弾性定数を決定した。以下に主な実験項目を説明する。(1)ガラス作製:アルカリ金属水酸化物と水溶性の石英型二敢化ゲルマニウムを湿式反応させることによって化学的に均質な粉末を調製し、この粉末を熔融して超音波伝播特性が優れたガラスを作製した。(2)組成分析:電位差滴定法により、アルカリ金属酸化物は逆滴定法で定量し、二酸化ゲルマニウムは強酸性のゲルマニウムーマンニット錯体に変換して定量した。(3)ガラス転移の測定:示差走査熱量計(DSC)によりガラス転移温度とガラス転移に伴う熱容量の変化を測定した。(4)密度測定:予めガラス転移温度で熱処理を行なったガラスの密度を液中秤量法で測定した。(5)超音波測定:パルスエコー重畳法により縦波音速と横波音速を共振周波数が10MHzの水晶振動子を使用して測定した。
3. 結果と考察 音速と弾性定数はx=0.15〜0.20の組成で極大を示した。またガラス転移に伴う熱容量の変化もx=0.15〜0.20の組成で極大を示した。このことより音速と弾性定数はガラス形成液体のフラジリティーと強い相関の有ることが判明した。特に、今回科研費で購入したDSC装置(Seiko Instruments.DSC6200)を使用することによって、ガラス転移に伴う熱容量の変化を正確に測定することが可能となった。
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