レーザ誘起熱勾配を活用したガラス中でのソレー効果の解明とガラスの組成制御への応用

使用激光诱导热梯度阐明玻璃中的索雷特效应及其在玻璃成分控制中的应用

基本信息

批准号：
22H01371
负责人：
比田井洋史
金额：
$ 11.07万
依托单位：
Chiba University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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-22H01371/
关键词：
レーザソレー効果ガラス温度勾配ドープ組成制御

项目摘要

ソレー効果もしくは熱拡散ともよばれる温度勾配により物質が移動する現象がある．一般的な濃度拡散（フィックの法則による拡散）は等方的でその方向は制御できないが，ソレー効果では温度勾配により拡散方向を制御できる．本申請では，申請者らの行ってきたガラス内部での金属球のマニピュレーションと軌跡への金属ドープを活用しガラスのソレー効果を解明する．金属球のマニピュレーションにより，ガラスの内部に金属原子をドープした領域を簡単に形成できる．そこで，レーザ加熱することで温度勾配を形成，ドープした金属原子の移動を追跡することで，ソレー効果を評価する．本年度は，まず，ガラス中に金属球を導入・移動させることでガラス中に金属微粒子をドープした．このとき，微粒子は金属球周囲に分布している．次に金属球が移動しない条件で金属球をレーザ加熱し，ドープ領域に温度勾配を与えた．加熱時の微粒子の挙動を CCDカメラでその場観察を行った．Feを加熱した場合は，微粒子が高温である金属球に向かって移動していた．PIVによる測定で微粒子は最大0.56 μm/sの速度で移動していた．一方，Niの場合の微粒子の移動はFeとは異なり，金属球から遠ざかる，すなわち低温側へ移動していた．本実験において，微粒子は金属球界面に垂直な向きに移動している．これは，ソレー効果の影響が考えられる．しかし，本実験では対流や表面張力など様々な現象が同時に起きており，それぞれを切り離して考えるのは実現できていない．

有一种现象，其中材料由于温度梯度而移动，也称为台球效应或热扩散。一般浓度扩散（根据FICK定律的扩散）是各向同性的，无法控制其方向，但是凭借底线效应，扩散方向可以由温度梯度控制。在此应用中，我们将使用玻璃内的金属球和掺杂金属掺杂的金属球的操纵来阐明玻璃的solei效应。金属球的操纵使得易于形成玻璃内部金属原子的区域。因此，通过激光加热来评估骨效应以形成温度梯度并跟踪掺杂金属原子的运动。今年，我们首先将金属球引入玻璃中，将金属颗粒涂成玻璃。目前，细颗粒分布在金属球周围。接下来，金属球在金属球不移动的条件下加热了激光，并将温度梯度施加到掺杂区域。用CCD摄像头原位观察到加热过程中细颗粒的行为。当Fe加热时，细颗粒向高温金属球移动。通过PIV测量，以0.56μm/s的最大速度移动颗粒。另一方面，与FE不同，细颗粒的运动远离金属球体，即向低温侧移动。在此实验中，细颗粒以垂直于金属球形界面的方向移动。这可能是由于soleigh效应的影响。但是，在该实验中，对流和表面张力等各种现象同时发生，并且不可能将它们分开。