2016 Fiscal Year Annual Research Report
Development of fabrication low energy process for functional silica glass
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26420756
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
藤野 茂 九州大学, グローバルイノベーションセンター, 教授 (10304833)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 機能性ガラス / 焼結 / 多孔質 / メソポーラスシリカ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では高い透過率を有する機能性透明シリカガラスの省エネルギー型製造プロセスの開発について以下の知見を得た。シリカナノ粒子とポリビニルアルコール（PVA）を分散させたサスペンションの調製条件について、シリカナノ粒子の分散性、粘性、溶液のpH、PVAの分子構造等の観点から、バルク状メソポーラスSiO2-PVAナノコンポジット前駆体を作製した。
サスペンション中のシリカナノ粒子のPVA水溶液の分散・凝集状態をゼータ電位測定、細孔分布測定、電子顕微鏡により明らかにした。このSiO2-PVAナノコンポジットを大気中、600～1200℃で焼成することで多孔質シリカを作製した。焼結温度および焼結時間が多孔質シリカの比表面積と細孔分布に及ぼす影響を調べた。多孔質シリカのBET比表面積は、焼成温度と時間によって0から300m2/gの範囲で制御できることがわかった。600℃で焼成を行ったサンプルのBET比表面積は291m2g-1であった。SiO2-PVAナノコンポジットの室温でのBET比表面積が約140m2g-1であることから、PVAが燃焼したことにより比表面積が増加したと考えられる。この実験からシリカナノ粒子の焼成開始温度が800℃であることを見出した。焼成温度が1000℃になると、BET比表面積は小さくなり、1200℃では光透過性に優れた透明焼結シリカガラスを得ることができた。
また、Cu,Ag，Pr,Eu,Dy等それぞれの金属イオンをガラス中にドープする製造プロセスについて、検討した。その結果、それぞれのイオン種とその固溶限界濃度の関係を理解することが出来、紫外線励起による発光現象を確認できた。
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