Functionalization of Glass Materials via Advanced Low-temperature Sintering Process Using Mineralization

通过先进的矿化低温烧结工艺实现玻璃材料的功能化

• 批准号: 22K14476
• 负责人: SEO Yeongjun
• 金额: $ 3万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K14476/
• 关键词: 低温焼結プロセス; ガラス; ミネラリゼーション; 結晶化; 結晶化ガラス; 多機能型材料

近年、マイクロ波焼結法、放電プラズマ焼結法、レーザー焼結法等のように熱源を向上し、焼結温度の低下や焼結特性の改善が得られる焼結プロセスが報告されているが、未だにその焼結温度は数百℃以上である。そこで、本研究では遥かに低い焼結温度（<200℃）でアルミノシリケートガラス（Al2O3-SiO2系）の緻密化が可能な低温焼結プロセスの構築を目的としている。具体的には、アルミノシリケートガラス粉末にミネラリゼーション反応を誘導できる溶液（NaOH、LiOHなど）を加え、金型に投入し加圧・加熱することで、ミネラリゼーション反応の沈殿ー再析出効果により第２相（非晶質または結晶質）が形成され、ガラス粒子間の隙間を埋めることができ、ガラス粒子の低温緻密化が可能になる。さらに、第2相の形成より母材が持っていない新たな特性（機械的特性、耐熱性、耐薬品性、透明性など）の獲得ができ、多機能型ガラス材料の開発への展開の可能性が高い。そのため、研究実施計画は、（1）非生体活性化ガラスのミネラリゼーション反応検証と機構解明と（2）ミネラリゼーションを伴う焼結プロセスを用いたガラス材料の多機能化手法の提案の２段階に分類しており、現在、アルミノシリケートガラスの低温緻密化を成功的に進めている。特に、緻密化の駆動力となるミネラリゼーション反応の検証ができ、新しい焼結法のコンセプトの妥当性が確認できたため、ガラス材料の新しい展開に向けた材料システムの発達に寄与できることが本研究の意義である。また、SDGsに向けて、本研究の低温プロセスは、従来の焼結プロセスの焼結温度より遥かに低い温度で焼結が可能であるため、大幅にエネルギー消費量を削減できる。本研究は持続可能な発展のために適合する研究であり、社会的にも有益な発展を引き起こすことができると強く考える。

In recent years, マ イ ク ロ wave 焼 knot method, discharge プ ラ ズ マ 焼 knot method, レ ー ザ ー 焼 knot method の よ う に heat source を し upward, 焼 low junction temperature の や 焼 was ら features の improve が れ る 焼 knot プ ロ セ ス が report さ れ て い る が, not だ に そ の 焼 は hundreds of junction temperature ℃ above で あ る. そ こ で, this study で は remote か に low い 焼 junction temperature (< 200 ℃) で ア ル ミ ノ シ リ ケ ー ト ガ ラ ス (Al2O3 - SiO2) の densification が may な cryogenic 焼 knot プ ロ セ ス の build を purpose と し て い る. Specific に は, ア ル ミ ノ シ リ ケ ー ト ガ ラ ス powder に ミ ネ ラ リ ゼ ー シ ョ ン anti 応 を induced で き る solution (NaOH, LiOH な ど) を plus え, gold type に into し and 圧, heating す る こ と で, ミ ネ ラ リ ゼ ー シ ョ ン anti 応 の Shen Dian ー to precipitate unseen fruit に よ り phase 2 (amorphous ま た は crystalline) が form さ れ, ガ ラ ス The <s:1> gap between particles is を buried in める とがで とがで とがで を, and the <s:1> low-temperature densification of ガラス particles が may になる. さ ら に, 2 phase の form よ り parent metal が hold っ て い な い new た な properties (mechanical properties, heat resistance, resistance to 薬 character, transparency, な ど) の get が で き, multiple function type ガ ラ ス material の open 発 へ の が high い の possibility. そ の た め, research be plan は, (1) the raw body activeness ガ ラ ス の ミ ネ ラ リ ゼ ー シ ョ ン anti 応 検 card と agencies interpret と (2) ミ ネ ラ リ ゼ ー シ ョ ン を with う 焼 knot プ ロ セ ス を with い た ガ ラ ス material の function more technique proposed の の 2-stage classification order に し て お り, now, ア ル ミ ノ シ リ ケ ー ト ガ ラ ス の densification を into at low temperature The に of work progresses to めて に る る. に, densification の 駆 power と な る ミ ネ ラ リ ゼ ー シ ョ ン anti 応 の 検 card が で き, new し い 焼 knot method の コ ン セ プ ト の justice が confirm で き た た め, ガ ラ ス materials の し い expand に to け た material シ ス テ ム の 発 da に send で き る こ と が の this research significance で あ る. ま た, SDGs に to け て, this study の cryogenic プ ロ セ ス は, 従 の 焼 knot プ ロ セ ス の 焼 junction temperature よ り remote か に low temperature で い 焼 knot が may で あ る た め, sharp に エ ネ ル ギ ー consumption を cut で き る. は this study may hold 続 な 発 exhibition の た め に suitable す る research で あ り, social に も beneficial な 発 exhibition を lead き up こ す こ と が で き る と strong く exam え る.

项目成果

低温緻密化プロセスによる透明ハイドロキシアパタイトの作製

低温致密化制备透明羟基磷灰石

• 发表时间: 2023
• 作者: 徐 寧浚;後藤 知代;趙 成訓;関野 徹
• 通讯作者: 関野 徹

バイオミネラリゼーションを用いた低温緻密化プロセスによるバイオガラスの機能化

利用生物矿化的低温致密化工艺对生物玻璃进行功能化

• 发表时间: 2022
• 作者: 徐 寧浚;趙 成訓;後藤 知代;関野 徹
• 通讯作者: 関野 徹

Low-temperature Mineralization Sintering Process of Bioactive Glass

生物活性玻璃的低温矿化烧结工艺

• 发表时间: 2023
• 作者: Yeongjun SEO;Sunghun CHO;Tomoyo GOTO;Tohru SEKINO
• 通讯作者: Tohru SEKINO

バイオミネラリゼーションを用いたバイオマテリアルの低温緻密化プロセス

利用生物矿化的生物材料低温致密化工艺

• 发表时间: 2022
• 作者: 徐 寧浚;後藤 知代;趙 成訓;関野 徹
• 通讯作者: 関野 徹

構造体及びその製造方法

结构及其制造方法

• 发表时间: 2023