Compositional, temperature, and pressure controls on structural order, dynamics, and properties of multicomponent borosilicate glasses

成分、温度和压力对多组分硼硅酸盐玻璃的结构有序、动力学和性能的控制

基本信息

  • 批准号:
    1400625
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 60万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Continuing Grant
  • 财政年份:
    2014
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2014-07-01 至 2020-06-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

NON-TECHNICAL DESCRIPTIONBorosilicate glasses are widely used in technology, with applications ranging from heat- and chemical-resistant glassware and reaction vessels, to reinforcement fibers in 'fiber-glass', to computer, television and smart phone display screens and solar-cell substrates. Many of these are central to multi-billion dollar U.S. industries. The atomic-scale structure of these materials controls their properties, which must be tailored to improve performance in their diverse uses. This project seeks to understand general principles of how variations in the glass composition, the way that it is heat-treated during manufacturing, and the pressures that can occur during bending and cracking, change the glass structure, to allow desired properties to be more easily predicted and engineered. The results of these studies should have more general interest as well, in other fields of science where glasses (and the liquids that form glass on cooling) are important, including geosciences and condensed-matter physics. Education is central to this project, since most of the research will be undertaken as part of the training of graduate and undergraduate students on their ways to careers in science and engineering.TECHNICAL DETAILSIn this project, the professor and his students are synthesizing several series of glasses with systematic variations in composition, and then measuring how the glass structure changes. The most important experimental approach that is being used is solid-state nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy, which provides quantitative details about the structure around many of the components common in technological glasses, including boron, aluminum, silicon, and oxygen. By varying the thermal and pressure treatments of the glasses, they can look for important, but still poorly-understood, effects. They are analyzing their findings with thermodynamic-based reaction equilibria to facilitate prediction of properties. Effects of 'non-traditional' components with unusually small and/or highly charged cations are being emphasized. Much of the current development of improved and new types of glass materials comes from trial-and-error experimentation; thus, it is an important goal to develop more fundamental understanding of structure-property relationships to efficiently explore parameter spaces. Success with this goal could lead to more effective ways of thinking about designing glass compositions for new or specific applications. Given the major efforts in glass science in other countries, and the importance of manufacturing high-tech glasses in U.S. industry, it seems particularly urgent for US-based researchers to make progress in the more fundamental understanding of these materials and remain as leaders in this field.
非技术描述硼硅酸盐玻璃广泛应用于技术,应用范围从耐热和耐化学玻璃器皿和反应容器,到“玻璃纤维”中的增强纤维,到计算机,电视和智能手机显示屏和太阳能电池基板。其中许多是价值数十亿美元的美国工业的核心。这些材料的原子尺度结构控制着它们的性能,必须对其进行调整,以提高它们在不同用途中的性能。该项目旨在了解玻璃成分变化的一般原理,制造过程中的热处理方式,以及弯曲和开裂过程中可能发生的压力,从而改变玻璃结构,从而更容易预测和设计所需的性能。这些研究的结果也应该引起更广泛的兴趣,在其他科学领域,玻璃(以及在冷却时形成玻璃的液体)是重要的,包括地球科学和凝聚态物理学。教育是这个项目的核心,因为大多数研究将作为研究生和本科生在科学和工程职业道路上培训的一部分进行。在这个项目中,教授和他的学生正在合成几个系列的玻璃,这些玻璃的成分有系统的变化,然后测量玻璃结构是如何变化的。目前使用的最重要的实验方法是固态核磁共振(NMR)光谱学,它提供了许多技术玻璃中常见成分(包括硼、铝、硅和氧)周围结构的定量细节。通过对眼镜进行不同的热和压力处理,他们可以找到重要的、但仍然知之甚少的效果。他们正在用基于热力学的反应平衡来分析他们的发现,以促进对性质的预测。具有异常小和/或高电荷阳离子的“非传统”组件的影响正在得到强调。目前许多改进的新型玻璃材料的开发都来自于反复试验;因此,发展对结构-性质关系的更基本的理解以有效地探索参数空间是一个重要的目标。实现这一目标的成功可能会导致更有效的方法来思考为新的或特定的应用设计玻璃成分。鉴于其他国家在玻璃科学方面的重大努力,以及制造高科技玻璃在美国工业中的重要性,对于美国的研究人员来说,在对这些材料的更基本的理解方面取得进展并保持在该领域的领先地位似乎尤为紧迫。

项目成果

期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Anionic speciation in sodium and potassium silicate glasses near the metasilicate ([Na,K]2SiO3) composition: 29Si, 17O, and 23Na MAS NMR
钠和钾硅酸盐玻璃中偏硅酸盐 ([Na,K]2SiO3) 成分附近的阴离子形态:29Si、17O 和 23Na MAS NMR
{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Jonathan Stebbins其他文献

Jonathan Stebbins的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Jonathan Stebbins', 18)}}的其他基金

Disorder and Dynamics in Silicate and Aluminosilicate Liquids, Glasses and Crystals Relevant to Geochemical Processes: Nuclear Magnetic Resonance Studies
与地球化学过程相关的硅酸盐和铝硅酸盐液体、玻璃和晶体的无序和动力学:核磁共振研究
  • 批准号:
    1753585
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 60万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Disorder and Dynamics in Silicate and Aluminosilicate Liquids, Glasses, and Crystals Relevant to Geochemical Processes: Nuclear Magnetic Resonance Studies
与地球化学过程相关的硅酸盐和铝硅酸盐液体、玻璃和晶体的无序和动力学:核磁共振研究
  • 批准号:
    1521055
  • 财政年份:
    2015
  • 资助金额:
    $ 60万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
MRI: Acquisition of an electron microprobe for research in Earth sciences, materials science, and applied physics
MRI:购买用于地球科学、材料科学和应用物理学研究的电子探针
  • 批准号:
    1125782
  • 财政年份:
    2011
  • 资助金额:
    $ 60万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Disorder and Dynamics in Silicate and Aluminosilicate Liquids, Glasses and Crystals Relevant to Geochemical Processes: Nuclear Magnetic Resonance Studies
与地球化学过程相关的硅酸盐和铝硅酸盐液体、玻璃和晶体的无序和动力学:核磁共振研究
  • 批准号:
    1019596
  • 财政年份:
    2010
  • 资助金额:
    $ 60万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Compositional and Temperature Controls on Structural Order, Dynamics, and Properties of Multicomponent Borosilicate Glasses
成分和温度控制对多组分硼硅酸盐玻璃的结构有序、动力学和性能的影响
  • 批准号:
    0904094
  • 财政年份:
    2009
  • 资助金额:
    $ 60万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Compositional and Temperature Controls on Structural Order and Properties of Technological Oxide Glasses: NMR Studies and Thermodynamic Analyses
技术氧化物玻璃的结构有序和性能的成分和温度控制:核磁共振研究和热力学分析
  • 批准号:
    0404972
  • 财政年份:
    2004
  • 资助金额:
    $ 60万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Disorder and Dynamics in Silicate and Aluminosilicate Liquids, Glasses, and Crystals Relevant to Geochemical Processes: Nuclear Magnetic Resonance Studies
与地球化学过程相关的硅酸盐和铝硅酸盐液体、玻璃和晶体的无序和动力学:核磁共振研究
  • 批准号:
    0408410
  • 财政年份:
    2004
  • 资助金额:
    $ 60万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Upgrade of a 400 MHz NMR spectrometer for Research on Solid and Molten Materials in the Earth and Materials Sciences
升级 400 MHz NMR 波谱仪,用于地球和材料科学中的固体和熔融材料研究
  • 批准号:
    0235360
  • 财政年份:
    2003
  • 资助金额:
    $ 60万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Structure and Dynamics in Boron- and Fluoride-Containing Oxide Glasses and Liquids: High-Resolution and High-Temperature Nuclear Magnetic Resonance Studies
含硼和氟化物氧化物玻璃和液体的结构和动力学:高分辨率和高温核磁共振研究
  • 批准号:
    0100986
  • 财政年份:
    2001
  • 资助金额:
    $ 60万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Disorder and Dynamics in Silicate and Aluminosilicate Liquids, Glasses, and Crystals: Nuclear Magnetic Resonance Studies
硅酸盐和铝硅酸盐液体、玻璃和晶体的无序和动力学:核磁共振研究
  • 批准号:
    0104926
  • 财政年份:
    2001
  • 资助金额:
    $ 60万
  • 项目类别:
    Continuing Grant

相似国自然基金

亚低温调控颅脑创伤急性期神经干细胞Mpc2/Lactate/H3K9lac通路促进神经修复的研究
  • 批准号:
    82371379
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    49.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目
Ni-20Cr合金梯度纳米结构的低温构筑及其腐蚀行为研究
  • 批准号:
    52301123
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30.00 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
多层次纳米叠层块体复合材料的仿生设计、制备及宽温域增韧研究
  • 批准号:
    51973054
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    60.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
新型高性能NBN基传感器材料的性能调控及其高温导电机理研究
  • 批准号:
    51002087
  • 批准年份:
    2010
  • 资助金额:
    20.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
基于非接触测量的超高温MEMS压力传感器基础研究
  • 批准号:
    51075375
  • 批准年份:
    2010
  • 资助金额:
    41.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
阴离子聚合速度及副反应控制机理及其用于(甲基)丙烯酸酯室温以上常规聚合的研究
  • 批准号:
    50933002
  • 批准年份:
    2009
  • 资助金额:
    200.0 万元
  • 项目类别:
    重点项目
生物膜式反应器内复杂热物理参数动态场分布的多尺度实时测量方法研究
  • 批准号:
    50876120
  • 批准年份:
    2008
  • 资助金额:
    36.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
智能控温兼控释药多法治癌用磁性聚合物微球
  • 批准号:
    50702037
  • 批准年份:
    2007
  • 资助金额:
    20.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似海外基金

Structural Determination of the Martian Core through High-Pressure, High-Temperature Experiments Using a Diamond Anvil Cell
使用金刚石砧池通过高压、高温实验确定火星核心的结构
  • 批准号:
    23KJ0725
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 60万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for JSPS Fellows
AirPressureNYC: Reducing AIR pollution to lower blood PRESSURE among New York City public housing residents
AirPressureNYC:减少空气污染以降低纽约市公共住房居民的血压
  • 批准号:
    10638946
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 60万
  • 项目类别:
Animal Models and Histology Core
动物模型和组织学核心
  • 批准号:
    10715404
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 60万
  • 项目类别:
Regulation of Intraocular Pressure via a Novel Adjustable Glaucoma Drainage Device
通过新型可调节青光眼引流装置调节眼压
  • 批准号:
    10735637
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 60万
  • 项目类别:
Immune mechanisms of pain of the IL-23IL-17 Axis in Inflammatory Arthritis
炎症性关节炎中 IL-23IL-17 轴疼痛的免疫机制
  • 批准号:
    10861492
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 60万
  • 项目类别:
Modulation of Sympatho-Adrenal Function by Tissue Resident Macrophages
组织驻留巨噬细胞对交感肾上腺功能的调节
  • 批准号:
    10726938
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 60万
  • 项目类别:
Investigating the relationship between Sympathetic Nervous System Development and Neuroblastoma
研究交感神经系统发育与神经母细胞瘤之间的关系
  • 批准号:
    10658015
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 60万
  • 项目类别:
Ionic Liquids of tenofovir prodrugs for improved oral bioavailability and antiviral efficacy
替诺福韦前药离子液体可提高口服生物利用度和抗病毒功效
  • 批准号:
    10699620
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 60万
  • 项目类别:
Facility Management, Maintenance and Operations Core
设施管理、维护和运营核心
  • 批准号:
    10793949
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 60万
  • 项目类别:
TeleLine: Plug-n-Play Inline Respiratory Remote Data Acquisition System
TeleLine:即插即用内联呼吸远程数据采集系统
  • 批准号:
    10603124
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 60万
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了