Clarification of metal precipitation mechanism in glass by solid-state ion exchange method and development to glass processing

通过固态离子交换法阐明玻璃中金属析出机理并开发玻璃加工

• 批准号: 20J13023
• 负责人: 川村 拓史
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Chiba University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-24 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J13023/
• 关键词: 固体イオン交換法; 金属析出; 銀; ガラス; 電圧印加; 数値解析; レーザ; ホウケイ酸ガラス; 銀析出物

ガラスの特殊加工法として固体イオン交換法が存在する．この手法は，高温(350 ℃程度)に加熱したガラスと固体金属を接触させ，金属側を陽極とした電圧を印加することで，ガラスに金属イオンを添加する手法である．また，本手法でイオンを添加したガラスに対し，今度はガラス側を陽極とした電圧を印加すると，ガラス内でイオンが還元し，樹状の金属析出物が形成されることが知られている．しかし，このガラス内金属析出現象が発見されたのは近年のことであり，まだメカニズム等が十分に明らかになっておらず，その工学的応用も十分に検討されていない．そこで本研究では，金属析出現象のメカニズムの詳細を明らかにし，その工学的応用を検討することを目的とした．金属析出現象は，ガラス内に添加した金属イオンの還元反応によって生じることが明らかになっているが，その成長速度や成長方向に関する研究は十分に行われていない．これは，析出挙動の動的観察が行われていないためである．そこで本研究では，実験に使用する真空チャンバと実験手法を改善し，ガラス内の析出挙動の動的観察に初めて成功した．また，本観察手法と絶縁破壊モデルと呼ばれる数値解析モデルを利用することで，析出挙動とガラス内の電場の影響について明らかにした．本解析により，初期の電場形状によって生じる最終的な析出物の形状を予測することが可能となった．また，析出挙動の温度場の影響を検討するため，レーザ加熱によってガラスの局所加熱を行った．その結果，レーザ加熱を併用することで，析出位置を簡易的に制御することが可能となった．今後はさらに微小な領域での析出挙動の観察や，析出物の形状制御について検討する．

The method of special processing is used to detect the presence of metal in the intersecting method of solid metal, the method of high temperature (350 ℃), the temperature of solid metal, the temperature of solid metal, the This year, the electrical equipment printing system is very important, the temperature is very high, and the metal precipitates are very sensitive. The metal precipitates in the electrical equipment are very sensitive, and the metal precipitates are very sensitive in recent years. In this study, the metal precipitates in this study show that the metal precipitates in the first place, and the metal precipitates in this study. The metal precipitates in this study show that the metal precipitates in this study. The speed of growth in the direction of rapid growth is very important. The monitoring operation of the movement is very effective, and the monitoring of the movement is successful. In this study, the vacuum monitoring method is used to improve the performance, and the monitoring of the movement is successfully performed. This method is used to analyze the temperature and temperature of the local computer field. In this analysis, in the initial stage, the shape of the computer field is affected by the most expensive precipitates, and the temperature field is affected by the temperature field. As a result, the system is used to control the location of the precipitate. in the future, in the field of micro-field, the precipitation is dynamic monitoring, and the shape of the precipitate determines the accuracy of the system.

项目成果

Researchmap

研究地图

Crack Formation with Gold Inflow at Glass Surface by Voltage Application

施加电压导致玻璃表面金流入而形成裂纹

• DOI: 10.2493/jjspe.88.108
• 发表时间: 2022
• 期刊: Journal of the Japan Society for Precision Engineering
• 作者: KAWAMURA Hirofumi;MATSUSAKA Souta;HIDAI Hirofumi;CHIBA Akira;MORITA Noboru
• 通讯作者: MORITA Noboru

電圧印加を併用した固体イオン交換法によるガラス内銀析出現象および新たなガラス加工手法の提案

采用固态离子交换法结合电压施加的玻璃中银析出现象及新玻璃加工方法的提出

• 发表时间: 2021
• 作者: 川村拓史 ; 大西皓介 ; 松坂壮太 ; 比田井洋史 ; 千葉明 ; 森田昇
• 通讯作者: 森田昇

ガラス内銀析出物と湿式エッチングによる微細ガラス穴加工

利用玻璃中的银沉淀和湿法蚀刻加工微玻璃孔

• 发表时间: 2021
• 作者: Morishita Takato;Tsukizaki Ryudo;Nishiyama Kazutaka;Kuninaka Hitoshi;川村拓史，松坂壮太，野本健太郎，小高大樹，比田井洋史，千葉明，森田昇
• 通讯作者: 川村拓史，松坂壮太，野本健太郎，小高大樹，比田井洋史，千葉明，森田昇

Fine hole drilling of alkali-containing silicate glass substrate using preferential penetration of etchants around silver precipitates

利用银沉淀物周围蚀刻剂的优先渗透对含碱硅酸盐玻璃基板进行细孔钻孔

• DOI: 10.1016/j.precisioneng.2022.03.017
• 发表时间: 2022
• 期刊: Precision Engineering
• 作者: Kawamura Hirofumi;Okuda Riku;Matsusaka Souta;Nomoto Kentaro;Kodaka Hiroki;Hidai Hirofumi;Chiba Akira;Morita Noboru
• 通讯作者: Morita Noboru