高透明度Al_2O_3繊維強化Al_2O_3・MgO系光ウインドウ用複合材料の研究

高透明Al_2O_3纤维增强Al_2O_3/MgO光学窗口复合材料的研究

基本信息

批准号：
00J09821
负责人：
松村功徳
金额：
$ 1.92万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至 2002
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-00J09821/
关键词：
複合材料透明性光散乱評価手法位相光経路セラミックス FDTD法

项目摘要

Al_2O_3繊維強化Al_2O_3スピネル系セラミックスの作製に際して、複合材料中の複合化相界面やミクロな損傷によって材料中で光が散乱され、透明性が低下することが重要な問題であることがわかった。複合材料やセラミックスの透明性には光の「経路」や「位相」の変化が大きく関係していることが明らかになったが、透過率を用いた従来手法では経路や位相といった時間的な現象の評価は困難である。そこで、透明性を評価する手法として、ピコ秒パルスを用いた光経路変化の評価、干渉型透過波面測定法による位相分布の評価、波動光学有限要素法を用いた複合材料中での光散乱シミュレーション、の開発を行ってきた。以上の成果を利用して、透明性を要求される光ウインドウ用複合材料の透明性向上を目的として、材料中での光の散乱を考慮して総合的に透明性を評価できる手法を実現するために以下の実験と計算を行った。(i)一方向連続繊維による位相変化の評価一方向連続ガラス繊維(直径100〜200μm)をホットプレスによりPMMAマトリックスに複合化させたウインドウ用複合材料のモデル材料を作製した。繊維による光散乱の影響を調べるために、本研究で提案した干渉型透過波面測定法を用いて透過波面の測定を行った。その結果、単一の繊維による位相変化の影響を明らかにした。(ii)一方向連続繊維分散複合材料中での光散乱シミュレーション一方向連続繊維(直径1.6μm)がランダムに分散している複合材料をモデルとした光散乱シミュレーションを行った。その結果、多重散乱による光の経路と位相の変化を明らかにした。(i)、(ii)の結果と現在までに得られている結果を整理し、時間パラメーターを利用した総合的な透明性評価手法の提案を行った。本研究の成果を利用することにより、セラミックス光ウインドウの透明性向上に不可欠な評価手法を実現することができた。

已经发现，在制造Al_2O_3纤维增强的Al_2O_3基于尖晶石的陶瓷时，由于复合相位界面和复合材料中的微损害，在材料中散布光很重要，从而导致透明度下降。已经揭示了“路径”和“光相”的变化与复合材料和陶瓷的透明度具有很大的关系，但是使用传播的常规方法，很难评估时间现象，例如路径和相。因此，作为评估透明度的方法，我们开发了诸如使用皮秒脉冲评估光路变化，使用干涉传输波前测量测量以及使用波光射光有限元方法在复合材料中的光散射进行模拟的方法。使用上述结果，执行以下实验和计算，以实现一种可以全面评估需要透明度的光窗口复合材料中的透明度的方法，考虑到材料中的光散射。（i）通过单向连续纤维对相变的相变量进行评估，制备了窗户复合材料的模型材料，其中单向连续玻璃纤维（直径为100-200μm）通过热按压组合成PMMA矩阵。为了研究纤维散射的效果，使用本研究中提出的干扰型波前测量方法测量了传输波前。结果，揭示了由于单个光纤引起的相变的影响。（ii）单向连续纤维色散复合材料中的光散射模拟。使用复合材料进行光散射模拟，其中单向连续纤维（直径1.6μm）随机分散。结果，揭示了由多个散射引起的光的路径和相位的变化。（i）和（ii）的结果以及迄今为止获得的结果是组织的，并使用时间参数提出了全面的透明度评估方法。通过利用这项研究的结果，我们能够实现一种评估方法，这对于提高陶瓷轻窗的透明度至关重要。