結晶化ガラスの表面結晶化の初期過程の解析

微晶玻璃表面结晶的初始过程分析

• 批准号: 09750741
• 负责人: 宇都野 太
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 1998
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09750741/
• 关键词: 結晶化ガラス; 結晶化過程; ガラス; 表面構造; AFM; ガラス構造; 中性子回折; シミュレーション; 結晶化; 表面結晶化; 結晶化挙動; 分子動力学

本研究の目的は、特に配向性を示す結晶化ガラスを対象としたガラスの表面結晶化の初期過程をAFMで観察し、さらに中性子回折などから算出されたガラスの構造を基に、分子動力学法を用いて結晶化過程をシミュレートし、表面結晶化過程を解析することである。Li_2O・2SiO_2結晶化ガラスのAFM観察において、結晶化初期を想定した熱処理条件で結晶化させたガラスの表面を調べたところ、結晶子の大きさが20〜40nmの結晶が表面部分で析出していることが観察された。一方、一般の熱処理条件では、結晶が表面で大きく成長していた。初期状態の粒子が結晶かどうかを調べるために作成したガラスの表面を観察したところ同様な粒子が観察された。Li_2O・2SiO_2は、大気中では、水分や二酸化酸素と反応しやすく、熱処理を行わないガラス表面上にも、数十nmの径を持つ粒子が観察された。さらに、そのガラスを熱処理し結晶化させた表面をAFMで観察すると、同様な粒子が見られ、その粒子が結晶析出を起こしているかどうかはさらなる工夫が必要であった。また、CaO・Al_2O_3・2SiO_2ガラスの中性子回折測定と、分子動力学法によるガラスの構造モデルを動径分布関数で比較したところ、安定相である三方晶アノーサイトよりも、結晶化初期段階に析出する準安定相である六方晶アノーサイトにより近い構造であるという結果が得られた。他の手法でガラス構造をより精密化しなければならないが、結晶化初期段階の構造とガラスの構造が近いという非常に興味深い結果が得られた。さらに、MO・Al_2O_3・2SiO_2(M=Ca、Sr、Ba)の分子動力学シミュレーションも行い、カチオンの大きさによる六方晶の結晶構造の安定性を比較したところ、Mのイオン半径が大きい程、六方晶構造の安定性が高いという結果が得られ、この六方晶の構造の安定性が結晶化初期段階に重要な役割をしていることも見出した。

は の purpose, this study に match to a sexual を す crystallization ガ ラ ス を like と seaborne し た ガ ラ ス の surface crystallization process early の を AFM で 観 し, さ ら に temper of inflexion な ど か ら calculate さ れ た ガ ラ ス を base に の structure, molecular dynamics method を with い て crystallization process を シ ミ ュ レ ー ト し, surface crystallization process analytical す を る こ と で あ る. Li_2O · 2 sio_2 crystallization ガ ラ ス の AFM 観 examine に お い て, initial を crystallization し た hot 処 bedding conditions で crystallization さ せ た ガ ラ ス の surface を adjustable べ た と こ ろ, crystallization の big き さ が 20 ~ 40 nm の crystallization が part surface precipitation で し て い る こ と が 観 examine さ れ た. One side, general <s:1> thermal treatment conditions で で, the surface of the crystal が is で large で く, and the growth is <s:1> て て た た. Initial state の particle crystallization が か ど う か を adjustable べ る た め に made し た ガ ラ ス の surface を 観 examine し た と こ ろ with others な particle が 観 examine さ れ た. Li_2O · 2 sio_2 は, large 気 で は, moisture や acidification acid element と 応 し や す く line, hot 処 を わ な い ガ ラ ス surface に も, dozens of nm を hold つ の diameter particles が 観 examine さ れ た. さ ら に, そ の ガ ラ ス を hot 処 Richard し crystallization さ せ た surface を AFM で す was 観 る と, with others see な particle が ら れ, そ の が crystallization precipitation particles を up こ し て い る か ど う か は さ ら な る time が necessary で あ っ た. ま た sio_2, CaO, Al_2O_3, 2 ガ ラ ス の temper in determination of inflexion と, molecular dynamics method に よ る ガ ラ ス の tectonic モ デ ル を dynamic number of diameter distribution masato で compare し た と こ ろ, stable phase で あ る tripartite crystal ア ノ ー サ イ ト よ り も, crystallization, the early Duan Jie に precipitation す る quasi stable phase で あ る hexagonal ア ノ ー サ イ ト に よ り い near Construct であると であると う and the result が is られた. He の gimmick で ガ ラ ス tectonic を よ り motors し な け れ ば な ら な い が, early crystallization Duan Jie の tectonic と ガ ラ ス の tectonic が nearly い と い う very deep に tumblers い results ら が れ た. さ ら に, MO, Al_2O_3, 2 sio_2 (M = Ca, Sr, Ba) の molecular dynamics シ ミ ュ レ ー シ ョ ン も い, カ チ オ ン の big き さ に よ る hexagonal の の crystallization structure stability を compare し た と こ ろ, M の イ オ ン radius が big き い cheng, hexagonal structure の high stability が い と い う results ら が れ, こ の The stability of the hexagonal crystal <s:1> structure が the initial stage of crystallization に is important な activity cut を <s:1> て る る と と た is observed. Youdaoplaceholder7 is seen.

项目成果

宇都野 太 ほか: "AFMによる結晶化ガラスの初期過程観察" 日本セラミックス協会第10回秋季シンポジウム要項集. 410 (1997)

Futoshi Utsuno等人：“通过AFM观察结晶玻璃的初始过程”日本陶瓷学会第10届秋季研讨会论文集410（1997）。

宇都野 太: "AFMによる結晶化ガラスの表面結晶化過程の観察" 第10回日本セラミックス協会秋季シンポジウム講演予稿集. 410 (1997)

Futoshi Utsuno：“用AFM观察微晶玻璃的表面结晶过程”日本陶瓷学会第10届秋季研讨会论文集410（1997）。

F.Utsuno ほか: "New glass ceramics for hard disk substrates with improved surface flatness" Abstract book of PacRim3. 235 (1998)

F. Utsuno 等人：“用于硬盘基板的新型玻璃陶瓷，具有改进的表面平整度”，PacRim3 的摘要书 235 (1998)。

石田秀太、宇都野太ほか: "添加した核生成剤による結晶化ガラスの表面粗度への影響" 日本セラミックス協会1999年年会. 発表予定. (1999)

Shuta Ishida、Futoshi Utsuno 等人：“添加成核剂对结晶玻璃表面粗糙度的影响”日本陶瓷协会 1999 年年会演讲（1999 年）。