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酸化物ガラス融液の粘性流動の微視的機構の解明とその制御

氧化物玻璃熔体粘性流动微观机理及其控制的阐明

基本信息

批准号：
20K05089
负责人：
清水雅弘
金额：
$ 2.83万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

前年度に、アルカリシリケート融液における粘度のアルカリ種依存性について、Na2O・2SiO2融液よりもK2O・2SiO2融液の方が粘度が高い理由が、融液中で起こる結合切断の化学反応の活性化エネルギーの大小で説明できることが明らかになった。本年度はこの知見を、ガラス科学における未解明現象である粘度の混合アルカリ効果に適応した。結果として、Na2O・2SiO2融液とK2O・2SiO2融液の粘度の値から線形的に推測されるよりも、混合アルカリガラス融液における値が下回る計算結果が得られ、粘度の混合アルカリ効果を再現できた。さらに、Si-O結合生存率とSi-O再結合率においても混合アルカリ効果に対応する非線形性(線形内挿と混合系の値がずれること)が得られた。次に独自の解析コードを開発し、450粒子系での解析により得られた、反応中間体である5配位状態Si生成時と反応前の系のエネルギー差ΔEと、置換反応における基質SiがQ4の反応では相関係数0.737, Q3では0.649の正の相関となり、5配位Siとそれを補償するアルカリの距離が大きいほど反応にエネルギーが必要であることが示唆された。また、基質の最近接を取りうるアルカリ種の割合は、アルカリ種の組成比よりもNaに偏っていたが、これは混合アルカリガラス中でNaのみの系に近い環境が反応箇所の周辺で生じやすいことを示している。以上のことから、Si-O結合交換反応が粘度の組成依存性に影響を与え、基質とその周辺のアルカリの環境が反応中間体の安定性に寄与していることがわかった。

In the previous year, the viscosity of the melt was different depending on the temperature, the viscosity of the Na2O·2SiO2 melt was higher than that of the K2O·2SiO2 melt, and the chemical reaction of the bond cut was activated in the melt. This year, the results of the mixing of viscosity and viscosity are appropriate. The results show that the viscosity of Na2O·2SiO2 melt and K2O·2SiO2 melt changes linearly, and the mixed viscosity changes linearly. The Si-O binding survival rate and Si-O recombination rate are obtained by mixing the results of non-linear (linear) and mixed systems. The analytical results of the 450-particle system show that there is a positive correlation coefficient of 0.737 for Q4 and 0.649 for Q3, and there is a positive correlation coefficient of 0.737 for Q3. 5-coordinated Si: The distance between the two groups is large, and the distance between them is small. The composition ratio of different species in the matrix is different from that in the matrix. The composition ratio of different species in the matrix is different from that in the matrix. The composition dependence of the viscosity of the reaction medium is influenced by the temperature of the reaction medium and the temperature of the reaction medium.