| 研究課題/領域番号 |
10650736
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| 研究機関 | 姫路工業大学 |
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研究代表者 |
森下 政夫 姫路工業大学, 工学部, 講師 (60244696)
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| 研究分担者 |
香山 滉一郎 姫路工業大学, 工学部, 教授 (60047595)
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| キーワード | SiO_2 / SiO_2-CaO / 分子軌道法 / ディスクリートアニオン / Si K_βスペクトル / O K_αスペクトル / 濃度 / 状態密度 |
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| 研究概要 |
本申請研究では、Si K_βおよびO K_αX線発光スペクトルの測定と分子軌道計算によるそのシミュレーションにより、スラグの構造と塩基度との関係を解明する試みを行った。
平成10年度、SiO_2-CaO 2成分系スラグの検討を開始した。まず、Ca^<2+>を配位したディスクリートアニオンモデル、SiO_4Ca^<2->、Si_2O_7Ca^<4->、Si_3O_<10>Ca^<6->、Si_3O_9Ca^<4->、Si_4O_<12>Ca^<6->、Si_6O_<15>Ca^<4->、Si_8O_<20>Ca^<6->およびSi_9O_<21>Ca^<4->のSi 3p成分の部分状態密度、Q_<3p>を分子軌道計算により求めた。ついで、このQ_<3p>と過去の分子動力学研究を加味して得られた所定のCaO濃度における各ディスクートアニオンの存在比率、m_iとの積、m_iQ_<3p>の総和をとり、CaO濃度を取り入れた液体構造のSi 3p成分の状態密度を導出した。その結果、このm_iQ_<3p>の総和は、液体より急冷して作製したガラスのSi K_β実測スペクトルとよく一致し、用いたディスクリートアニオンモデルは液体構造をある程度反映していることが判明した。
平成11年度、同様の検討をSiO_2-CaO 2成分系スラグのO K_αX線発光スペクトルにも適用した結果、計算結果は実験結果とよく一致することが分かった。
平成12年度、固体結晶と液体のランダム構造との共通点と相違点の理解を目指し、純SiO_2について、多形である石英、クリスバル石とその溶融ガラス、およびSiO_2-CaO 2成分系の輝石(CaSiO_3)とその溶融ガラスのSiK_βX線発光スペクトルを測定した。純SiO_2および輝石の両者共に、固体結晶と溶融ガラスとの間には、スペクトル形状に大きな相違は認められなかった。したがって、溶融するとランダム構造を形成するものの、そのランダム構造を構成するクラスターの対称性はある程度良好であると判断してよい。なお、2〜300Kの温度範囲で、クリスバル石とその溶融ガラスの熱容量を測定した結果も、両者の差異は小さく、溶融してランダム構造をとっても、配置のエントロピーに大きな変化がないと推測した。これらの結果は、スラグのX線発光スペクトルをある程度対称性良好なディスクリートアニオンモデルで評価できることを示した、平成10、11年度の結果を裏付けるものである。
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