| 研究課題/領域番号 |
25410239
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 研究機関 | 京都工芸繊維大学 |
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研究代表者 |
角野 広平 京都工芸繊維大学, 工芸科学研究科, 教授 (00356792)
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| 研究分担者 |
若杉 隆 京都工芸繊維大学, 工芸科学研究科, 教授 (40222400)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | 非酸化物ガラス / 硫化物ガラス / カルコハライドガラス / ガラス形成 / 分相 / 赤外透過材料 / カルコゲン化物ガラス / 結晶化 |
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| 研究概要 |
平成２５年度は主に以下の項目について研究を行った。
１．ガラス形成系の調査と基礎物性および光学特性の評価
GeS2-Sb2S3-MXn (M=Cs, Ag, Ba, X=Cl, I, n=1, 2)の３成分系で、系統的にガラス形成を調査し、生成したガラスについては基礎物性、光学特性の評価を行った。MXn=CsCl, CsIでは、25-30 mol%程度まで、MXn=BaI2では、5-10 mol%程度まで、また、MXn=AgClでは、20 mol%程度まで含有する組成でガラスが得られた。どの場合もガラス転移温度は、Sb2S3が増加するに従って、また、ハロゲン化物の含有量が増加するに従って低下した。GeS2-Sb2S3-CsCl, AgClのガラスについては、可視～赤外域での透過スペクトルを測定した。赤外域での吸収端波長は、ハロゲン化物の種類や濃度には大きく依存せず、いずれも10-11 um程度であった。短波長側吸収端は、Sb2S3が増加するに従って長波長側へシフトした。
GeS2-Sb2S3-AgCl系ガラスにおいて、GeS2が20-60 mol%、SbS3/2が10-30 mol%、AgClが10-30 mol%の組成範囲で、光学顕微鏡観察より数um程度の相に分相していることがわかった。また、ガラス転移点も２つ観察され、分相したガラスに特徴的な挙動を示した。
２．GeS2-Sb2S3-CsCl系ガラスの結晶化挙動の調査
GeS2-Sb2S3-CsCl系ガラスについて、ガラス転移温度における核生成熱処理と、ガラス転移温度～結晶化温度の範囲での結晶成長熱処理による結晶化挙動の調査を行った。主に、GeS2やCsCl結晶が析出した。熱処理条件を調整することによって赤外域での光の波長に比べて十分に小さいサイズの結晶が析出した赤外域で透明な結晶化ガラスの作製を行うことができた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
平成25年度は、ガラス形成系の調査と作製されたガラスの基礎物性、構造の評価がおもな目的であった。ガラス形成系の調査および基礎物性の評価については、網羅的ではないが、当初考えていた組成系についてほぼ目標を達成することができた。特にGeS2-Sb2S3-CsCl, CsI, AgCl系については、広い組成範囲で細かくガラス形成を調査し、基礎物性の組成依存性も明らかにした。これらの研究において、GeS2-Sb2S3-AgCl系で分相現象を見いだすなど興味深い結果も得た。また、GeS2-Sb2S3-CsCl系では熱処理による結晶化挙動について調査したが、これは、次年度以降に計画していた内容で、早めて進めることができた。一方、ガラス構造の調査については計画と照らして十分とはいえない。
以上より、全体としては概ね順調に進展していると判断される。
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| 今後の研究の推進方策 |
１．ガラス形成系の調査
引き続き、硫化物系＋ハロゲン化物でのガラス形成系の調査を行う。基本となる硫化物系はGeS2-Sb2S3に加えて、GeS2-Ga2S3、Ga2S3-Sb2S3系についても調査対象とする。これらの硫化物系に、ハロゲン化物としてCsX, AgXの他に、CuX, ZnX2, PbX2 (X=Cl, Br, I)等のいずれか１つを加えた３成分系でガラス形成を調査し、ガラス転移温度などの基礎物性や可視・赤外透過特性の組成依存性を調べる。また、GeS2-Sb2S3-AgCl系ガラスで見い出された分相現象について、各相の組成を詳しく調査し、分相のメカニズムを明らかにする。また、これ以外のガラス系で分相が見い出されるかどうかについても注意深く検討する。特に、AgBr, AgI, CuX (X=Cl, Br, I)では同様の挙動が期待される。
GeS2-Sb2S3-AgCl系ガラスはAg+イオン伝導性が期待されるため、電気伝導性も調べ、分相組成領域での電気伝導性の変化を調査する。
得られたガラスの構造について、主にラマン分光法により調査する。
２．結晶化挙動の調査
引き続き、GeS2-Sb2S3-CsCl, CsI系ガラスの結晶化挙動について調査する。主に核生成熱処理、結晶成長熱処理の２段階熱処理による結晶化ガラスの作製を目指す。また、非酸化物系では報告例がない核生成剤の検討を進める。これらの研究により、赤外域で透明な結晶化ガラスの作製を行い、さらには結晶析出による機械的な特性の変化についても調査する。
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| 次年度の研究費の使用計画 |
当初予定していたガラス作製のための消耗品が不必要となり、次年度に繰り越すこととなった。
次年度予定しているガラス作製に必要となる消耗品を購入する。
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