珪酸塩融体の熱伝導とネットワーク構造の相関

2013 年度 研究成果報告書

• 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
• キーワード: 珪酸塩融体 / 熱伝導率 / ネットワーク構造

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。

研究成果

• [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 Method (2012)
  • 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
  • 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 Method (2012)
  • 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
  • 査読あり
• [雑誌論文] Recent Development in the Investigation on Thermal Conductivity of Silicate Melts High Temperature Materials and Processes (2012)
  • 著者名/発表者名: Hiroki Hasegawa, Hiromichi Ohta, Hiroyuki Shibata, Yoshio Waseda
  • 巻: 31(4-5)
  • ページ: 491-499
  • 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
  • 年月日: 20140321-23
• [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
  • 年月日: 20131120-22
• [学会発表] Thermal Conductivity of Molten CaO-Na_2O-SiO_2 Silicates (2013)
  • 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
  • 年月日: 20130929-1003
• [学会発表] Thermal Conductivity of Silicate Melts Containing CaF_2 at High Temperature (2013)
  • 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
  • 年月日: 20130520-23
• [学会発表] Analysis for Thermal Conductivity of Silicate Melts by 3D Metwork Structure Model (2013)
  • 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
  • 年月日: 20130520-23