酸化物ガラスのヤング率と熱伝導率に関する研究

氧化物玻璃杨氏模量和导热系数研究

• 批准号: 11750642
• 负责人: 藤野 茂
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: Kyushu University
• 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: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 2000
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-11750642/
• 关键词: 酸化物ガラス; 熱伝導率; 比熱; 熱拡散率; ヤング率; 音速; 平均自由行程; デバイ温度; 組成パラメータ; 解離エネルギー; ガラス構造

比熱と熱拡散率をそれぞれ測定し,両者の積より熱伝導率を算出した.熱拡散率はレーザー・フラッシュを用い,JIS R1611に従って測定した.比熱測定には光照射型ACカロリメトリーを用いた.これまで,ガラスの比熱測定にACカロリメトリーを適用した例はない.そこで,この方法を用いて精度良く測定するための測定条件を検討した.その結果,試料厚さ120±5μm,周波数2.0Hzで測定すれば,繰り返し測定による誤差が±1%以下,文献値からのずれが最大5%のデータを得ることが出来ることを明らかにした.熱伝導率とガラス組成の関係を評価できる組成-物性推定式を検討した.熱伝導率は気体自由運動論より平均自由行程,音速および比熱の積で表すことが出来る.したがって,これら3者を組成の関数として表すことが出来れば,熱伝導率とガラス組成の間に成り立つ関係式を得ることが出来る.我々はこれら3者と組成の関係をそれぞれ調査し,現在までに以下の結果を得ている.熱拡散率を用いて室温の平均自由行程を求めた.これが平均原子量と密度から算出される最隣接イオン間距離の実数倍で与えられ,この時の実数がガラス系ごとでほぼ一定の値を取ることを明らかにした.ガラス中を伝わる音速は,ヤング率と密度から求まる比ヤング率に比例した.一方,ヤング率はイオン充填率と解離エネルギーを用いて組成より既に計算できるため,これを利用し音速を組成より計算できる推定式を提案した.比熱Cpをデバイ温度Θにおける比熱Cp_Θで規格化した換算比熱Cp/Cp_Θと温度Tをデバイ温度で規格化した換算温度T/Θでプロットすると,室温からガラス転移温度以下の範囲で,組成に依らず1つの曲線上に乗り,酸化物ガラスの比熱がデバイ温度とデバイ温度における比熱の2者に支配されることを明らかにした.このうちデバイ温度は音速より求まるため,先述した音速推定式を利用し,デバイ温度を組成より計算できる推定式を提案した.現在,デバイ温度における比熱と組成との関係を検討している.

测量了比热和热扩散率，并根据两者的产物计算热导率。使用R1611测量的激光闪光和JIS测量热扩散率。光辐照的AC量热法用于特定的热测量。到目前为止，还没有将AC量热法应用于玻璃的特定热量测量值的例子。因此，检查了使用此方法进行准确测量的测量条件。结果，据揭示了可以通过重复测量的误差为±1％或以下的误差，并且在以120±5μm的样品厚度为120±5μm和2.0 Hz的样品厚度时，可以获得至少5％的文献值。导热率和玻璃我们研究了可以评估组成关系的组成物质估计方程。导热率可以表示为平均自由路径，声速和自由气体理论的比热的乘积。因此，如果这三个可以作为组成的函数表示，我们可以获得在导热率和玻璃成分之间保持真实关系的关系。我们研究了这三个方与组成之间的关系，并获得了以下结果。我们使用热扩散率来确定室温下的平均自由路径。这是平均原子质量和密度。据透露，实际数字作为计算最近相邻离子距离的实际倍数，并且目前的实际数字对每个玻璃系统的数字呈现几乎恒定的值。通过玻璃传输的声速与杨氏模量和密度获得的年轻的模量比成正比。另一方面，由于可以使用离子填料因子和解离能来从组成中计算Young的模量，因此我们提出了一个估算方程，该方程可以使用此计算组合物中的声速。当温度t绘制温度t时，特异性热CP用特异性热CP_θ在DEBY温度θ处归一化，转换了特定的热量CP/CP_θ，当温度t绘制为转换的温度T/θ，该温度通过DEBYE温度进行了归一化，很明显，氧化物玻璃的特定热量由两个部分主导：Debye温度和上述ver veel intery intery inter inter in debye温度，上述vel ver veel interiate the debye vere the debye the debye的热量Debye温度将从组成中计算。目前，检查了Debye温度下的特定热量与组成之间的关系。

项目成果

Seiji Inaba,Shigeru Fujino and K.Morinaga: "Young's Modulus and Compositional Parameter of Oxide Glasses"Journal of American Ceramic Society. 82・12. 3501-3507 (1999)

Seiji Inaba、Shigeru Fujino 和 K. Morinaga：“氧化物玻璃的杨氏模量和成分参数”美国陶瓷学会杂志 82・12 (1999)。

稲葉誠二,戸高信一,太田能生,森永健次: "アルミノケイ酸塩系ガラスのヤング率,剛性率およびビッカーズ硬度の推定式"日本金属学会. 64・3. 177-183 (2000)

Seiji Inaba、Shinichi Todaka、Yoshio Ota、Kenji Morinaga：“铝硅酸盐玻璃的杨氏模量、刚性和维氏硬度的估算公式”日本金属研究所 64・3（2000）。