公募研究
昨年度開発に成功したジルコニアムライトガラス(Al2O3-SiO2-ZrO2三元系)のヤング率は,Al2O3の量を60,50,40 mol%とした各系列では,ZrO2の含有量の増加に伴い大幅に増加したものの,割れにくさの指標であるCrack Resistanceは,ムライトガラスの値と比べて低下していた.ところがムライト組成(Al2O3:SiO2 = 6:4)を固定してZrO2を添加した系では,割れにくさの低下は抑えられる傾向がみえた.詳細はまだ不明であるが,Al,Si,Oの結合様式が割れにくさに影響していると考えている.27Al,29Si MAS NMR,Zr K端,L端XAFSの結果からは,Zrはガラス中では特異的に大きな酸素配位数7をとること,そしてZrO2が増えるほど,AlもSiも配位数が増加し,もともと密な構造がさらに密になっていることがわかった.またガーネット組成であるCa3Sc2Si3O12を中心に,幅広い領域でガラス化に成功した.興味深いのはSiO2が30 mol%と少ない組成でも,CaOとSc2O3を混合することでガラス化していることである.Siに対してOの数が4以上の組成では酸素が過剰であり,SiO4の頂点共有によるネットワークは断片化が進むため,ガラス形成能は低くなるという予想に反した結果である.Caを別のアルカリ土類元素にしたり,ScをYやLuなどの希土類元素に変えたりしても容易にガラス化した.これらのガラスのヤング率は,約130 GPaと比較的大きな値であったが,ムライトガラスよりも割れやすかった.今年度はこれら以外にも数多くの新しいガラスを開発することができた.いずれも多成分化することでガラス形成能が格段に向上していた.一般的なガラスの2倍に達する硬さも実現したが,割れにくさはやや抑えられる結果となった.
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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AIP Advances
巻: 11 ページ: 035224~035224
10.1063/5.0038061
NPG Asia Materials
巻: 12 ページ: 85
10.1038/s41427-020-00262-z
The Journal of Physical Chemistry Letters
巻: 11 ページ: 9637~9642
10.1021/acs.jpclett.0c02687
Physical Chemistry Chemical Physics
巻: 22 ページ: 19592~19599
10.1039/D0CP02778B
Inorganic Chemistry
巻: 59 ページ: 13942~13951
10.1021/acs.inorgchem.0c01567
The Journal of Physical Chemistry B
巻: 124 ページ: 5056~5066
10.1021/acs.jpcb.0c02147
巻: 12 ページ: 43
10.1038/s41427-020-0220-0
ACS Applied Nano Materials
巻: 3 ページ: 5053~5060
10.1021/acsanm.0c00196
Journal of the Ceramic Society of Japan
巻: 128 ページ: 279~283
10.2109/jcersj2.20043
International Journal of Microgravity Science and Application
巻: 37 ページ: 370202
10.15011/jasma.37.2.370202
http://www.st.hirosaki-u.ac.jp/~masuno/
https://www.hirosaki-u.ac.jp/53218.html
https://www.hirosaki-u.ac.jp/52240.html