高性能カーボン治具の開発と高透過性ガラスセル作製法の確立

高性能碳夹具的开发及高透明玻璃电池制造方法的建立

基本信息

批准号：
15H00297
负责人：
加藤拓也
金额：
$ 0.32万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Scientists
财政年份：
2015
资助国家：
日本
起止时间：
2015 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-15H00297/
关键词：
ガラス加工成形治具ガラスセル

项目摘要

研究目的石英ガラスおよびパイレックスガラス製の角型ガラスセルの製作にあたり、成形に使用する「カーボン治具(成形型)」の材料選定や表面の研磨、不活性雰囲気中で加工を行うことで、燃焼に伴う酸化反応の抑制と劣化や消耗の低減を図る。これにより従来の方法で課題であったガラスセル表面の筋や気泡、昇華したカーボンの付着、形状や寸法の再現性が低い問題を解消して、高透過性のガラスセルを作ることを目的とする。研究方法純度や密度、硬さ、熱伝導率など特性の異なるグラファイト材のサンプルを同じ条件下で燃焼させて、燃焼後の重さや表面の状態を比較し、高温でも劣化や消耗の少ない材料を選び、治具の製作を行った。治具表面を研磨し表面積を小さくすること、ガラスの溶融加工中に窒素ガスを注入することで酸化反応の抑制を図った。成形はワイヤーを取り付けた治具をガラス管内に入れ、溶融させながら一定の荷重で引くことで治具の形状に成形する引抜き法で行った。研究成果燃焼テストやガラスの溶融加工を行った結果、グラファイト材は不純物が少ない純度の高いものを使用すること、治具の表面は#4000程度のペーパーで水砥ぎ研磨にて仕上げ、おおよその鏡面にする。溶融加工中は窒素ガスを常時注入することで、従来よりも酸化反応を抑制し劣化や消耗、形状の変化を少なくすることが可能となった。これにより加工したガラス表面にはカーボンの付着は見られず良好な状態となったうえ、治具を繰り返し使用しても、求められる寸法や形状を保つため生産性、効率性の向上に繋がった。また高温に耐えうる優れたグラファイト材はガラスセル以外のガラス加工の治具としても活用が期待できる。引抜き法で成形したガラスの透過性や直進性は板ガラスのように高くないため、光学実験等で利用するには成形後に研磨が必要となる。

研究目的：在生产由石英玻璃和Pyrex玻璃制成的方形玻璃细胞中，我们旨在抑制与燃烧相关的氧化反应，并通过为碳夹具（成型霉菌）选择用于成型，抛光表面和在惰性气氛中加工的碳夹具（成型模具）来减少劣化和磨损。这是消除玻璃细胞表面上条纹和气泡的问题，升华碳的粘附以及形状和尺寸的低可再现性，这是常规方法的问题，并创建了高度渗透性的玻璃单元。研究方法：在相同条件下燃烧具有不同特征的石墨材料的样品，例如纯度，密度，硬度和热导率，并比较燃烧后的重量和表面条件，即使在高温下选择了燃烧材料，也没有降解或磨损的材料，并制造了JIG。抛光夹具的表面以减少表面积，并通过在玻璃熔体加工过程中注入氮气来抑制氧化反应。模制是通过拉出方法进行的，其中将带线的夹具放在玻璃管内，在熔化的同时将其拉到恒定的载荷下，从而产生夹具形状。研究结果：由于燃烧测试和玻璃的融化加工，石墨材料的纯度很高，杂质很少，并且夹具的表面是通过用＃4,000的纸磨碎和抛光来完成的。通过在熔体加工过程中不断注入氮气，可以比以前更抑制氧化反应，并且可以降低形状变化，并且可以降低形状的变化。这样可以确保没有将碳粘附到加工后的玻璃表面并处于良好状态，即使在重复使用夹具后，仍能维持所需的尺寸和形状，从而提高了生产率和效率。此外，可以承受高温的优质石墨材料可以用作玻璃处理夹具。用裁缝方法模制的玻璃没有像板玻璃中那样具有高透明度和直率，因此在模制后需要抛光才能用于光学实验，等等。