Surface Stress Relaxation: Science and Effects on Glass Properties
表面应力松弛:科学及其对玻璃性能的影响
基本信息
- 批准号:1713670
- 负责人:
- 金额:$ 63.8万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Continuing Grant
- 财政年份:2017
- 资助国家:美国
- 起止时间:2017-06-01 至 2023-05-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Non-Technical Description: A trace amount of water vapor in the atmosphere can have large effects on mechanical strength of oxide glasses. One important step of this effect is the fast elimination of the surface stress. This surface stress removal can cause weakening of strengthened glasses. At the same time, the phenomenon can be used to make glass mechanically stronger. The present research can clarify how a trace amount of water can cause these seemingly contradictory phenomena. Research results are discussed in the formal Glass Science course during the academic year, as well as in a "pop-up' short course that includes a broader audience beyond science and engineering during summer sessions. Students - both women and men, and both undergraduates and graduates -trained in this research become valued employees for US high technology companies. Technical Details: In comparison to bulk glass, oxide glass surfaces (of the same composition) exhibit faster stress relaxation realized by moisture in air. This phenomenon is used to make mechanically stronger glass fibers by building the surface compressive stress caused by the fast surface stress relaxation. The phenomena can also explain long-standing mysteries related to mechanical strength of glasses such as the strength degradation of ion-exchange strengthened glasses, and static fatigue limit. The phenomenon of the fast surface stress relaxation is expected to be important in all amorphous oxides with large surface areas such as thin films, nano-particles and curved surfaces, which readily interact with a trace amount of water vapor. One main objective of the present research is to clarify the scientific origin of the fast surface stress relaxation. The second objective is to optimize the fiber strengthening process and clarify various anomalous features such as anomalous oxidation kinetics of Si with small radius of curvature. During this proposed research, two graduate students and four undergraduate students per year are trained in the glass science field.
非技术描述:大气中的痕量水蒸气可能对氧化物玻璃的机械强度产生很大的影响。这种效果的一个重要步骤是快速消除表面应力。这种表面应力切除会导致强化玻璃的减弱。同时,该现象可用于使玻璃在机械上更坚固。本研究可以阐明痕量的水如何导致这些看似矛盾的现象。研究结果在学年的正式玻璃科学课程中进行了讨论,以及在夏季课程期间包括更广泛的科学和工程的“弹出式”简短课程。在这项研究中,在这项研究中,在这项研究中受到的本科生和毕业生在美国高级技术公司的价值。与Bulk Glass玻璃玻璃玻璃相同的副作用(相同的副作用)(相同的副作用)(表现出副作用)(表现出相同的配置)(相比之下),这表明了这项研究的培训。现象用于通过快速的表面应力松弛引起的表面压力来使机械上更强的玻璃纤维,这也可以解释与玻璃的机械强度有关的长期之谜,例如离子换气的强度降解的玻璃的强度降解,并且是较大的表面效果,例如较大的表面效果。纳米颗粒和弯曲表面,它们很容易与痕量的水蒸气相互作用。本研究的一个主要目的是阐明快速表面应力放松的科学起源。第二个目标是优化纤维强化过程,并阐明各种异常特征,例如Si的异常氧化动力学,曲率较小。在这项拟议的研究中,每年两名研究生和四名本科生接受了玻璃科学领域的培训。
项目成果
期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Effect of draw temperature and flame polishing on birefringence of silica glass fiber
拉制温度和火焰抛光对石英玻璃纤维双折射率的影响
- DOI:10.1111/ijag.16623
- 发表时间:2023
- 期刊:
- 影响因子:2.1
- 作者:Hausmann, Bronson D.;Hawkins, Thomas W.;Ballato, John;Tomozawa, Minoru
- 通讯作者:Tomozawa, Minoru
Composition Fluctuation in Silica Glass Containing Water
含水二氧化硅玻璃的成分波动
- DOI:
- 发表时间:2019
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Aaldenberg, Emily M
- 通讯作者:Aaldenberg, Emily M
Case II diffusion of water in Na 2 O–3SiO 2 glass: Constant tensile stress gradient at the diffusion interface
案例二水在Na 2 O·3SiO 2 玻璃中的扩散:扩散界面处恒定的拉应力梯度
- DOI:10.1111/ijag.16622
- 发表时间:2023
- 期刊:
- 影响因子:2.1
- 作者:Hausmann, Bronson D.;Tomozawa, Minoru
- 通讯作者:Tomozawa, Minoru
Modeling birefringence in SiO 2 glass fiber using surface stress relaxation
使用表面应力松弛模拟 SiO 2 玻璃纤维的双折射
- DOI:10.1111/jace.16900
- 发表时间:2019
- 期刊:
- 影响因子:3.9
- 作者:Hausmann, Bronson D.;Miller, Paul A.;Aaldenberg, Emily M.;Blanchet, Thierry A.;Tomozawa, Minoru
- 通讯作者:Tomozawa, Minoru
Surface shear stress relaxation of silica glass
石英玻璃的表面剪切应力松弛
- DOI:10.1111/jace.16342
- 发表时间:2019
- 期刊:
- 影响因子:3.9
- 作者:Aaldenberg, Emily M.;Aaldenberg, Jared S.;Blanchet, Thierry A.;Tomozawa, Minoru
- 通讯作者:Tomozawa, Minoru
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$ 63.8万 - 项目类别:
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- 资助金额:
$ 63.8万 - 项目类别:
Standard Grant
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0328098 - 财政年份:2003
- 资助金额:
$ 63.8万 - 项目类别:
Standard Grant
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- 资助金额:
$ 63.8万 - 项目类别:
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- 批准号:
9520587 - 财政年份:1995
- 资助金额:
$ 63.8万 - 项目类别:
Standard Grant
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$ 63.8万 - 项目类别: