光機能性リン酸塩ガラス融体の粘度、密度、表面張力に関する研究

光功能磷酸盐玻璃熔体的粘度、密度和表面张力研究

• 批准号: 14750596
• 负责人: 藤野 茂
• 金额: $ 2.11万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14750596/
• 关键词: リン酸塩ガラス; 高温融体; 密度; 表面張力; リング引き上げ法; アルキメデス二球法; 表面張力温度係数; イオン充填率; 粘度; ルツポ回転法; 構造

本最終年度ではアルカリ土類、亜鉛リン酸塩系ガラス融体(50RO-50P_2O_5, R=Mg,Ca,Sr,Ba,Zn)の密度,表面張力を精度よく測定し、組成依存性、温度依存性を明らかにすることを目的とした。密度はアルキメデス二球法を用いて測定した。表面張力はリング引き上げ法を用いて測定した。測定温度は状態図の液相線温度以上である800℃から1200℃の温度域において測定した。測定誤差はそれぞれ1%以内であった。全組成において密度は温度の上昇と共に減少した(2.3〜3.4g/cm^3)。密度の大きさはBa>Sr>Zn>Ca>Mgの順に大きな値を示した。イオン充填率はBa,Sr,Ca系では42〜45%を示したのに対し、Mg,Zn系は39〜40%の値を示した。すなわちイオン半径の小さいイオンほど、充填率は小さく、Mg,Zn系の酸素配位状態がBa,Sr,Ca系と比較して異なるためであると推測された。表面張力はSr>Ca>Mg>Ba>Znの順に大きな値を示した(220〜258x10^<-3>N/m)。表面張力温度係数は全ての系において負の値を示し、Mg>Zn>Ca>Sr>Baの順に大きくなった。表面張力温度係数は陽イオン電場強度(Z/r^2,Z:電荷,r:イオン半径)が大きくなると共に大きくなる傾向を示した。その中でもBa,Sr,Ca系とMg,Zn系のカチオン場強度に対する表面張力温度係数が異なることから、それぞれガラス融体構造がそれぞれ異なるものと推察された。これらの相違は分光学的手法による構造解析結果より、Mg,Zn系の陽イオン酸素配位数が4と他の陽イオンと比較して小さく、リン酸塩ガラス構造の一部に網目として組み込まれている可能性があることを実験的に明らかにした。本研究成果を基に、鉛含有ホウケイ酸塩ガラスの粘度,密度、表面張力データとの比較を行い、これらの融体と同等の物性を有する鉛フリーリン酸塩ガラスの探索を行った。

This year, the density and surface tension of the solution (50RO-50P_2O_5, R = Mg, Ca, Sr, Ba, Zn) of various minerals and lead acids were determined with high accuracy, composition dependence and temperature dependence. Density is measured by two-ball method Surface tension is determined by the method of surface tension. The measurement temperature ranges from 800 ℃ to 1200 ℃ above the liquidus temperature. The measurement error is within 1%. The total composition of the mixture decreases with increasing temperature (2.3~3.4g/cm^3). The density of Ba> Sr> Zn> Ca> Mg is higher than that of Ba> Sr> Zn> Mg. The filling ratio of Ba, Sr, Ca is 42~45%, while that of Mg, Zn is 39~40%. The radius of Mg, Zn series is small, the filling rate is small, and the coordination state of Ba, Sr, Ca series is different. The surface tension is Sr&gt; Ca&gt; Mg&gt; Ba&gt; Zn, and the maximum value is 220~258x10 ^N/m.<-3>The temperature coefficient of surface tension is negative in the whole system. Mg&gt; Zn&gt; Ca&gt; Sr&gt; Ba is positive. The temperature coefficient of surface tension is shown by the tendency of the electric field strength (Z/r^2, Z: charge, r: radius) to increase. The temperature coefficient of surface tension of Ba, Sr, Ca and Mg, Zn systems is different from that of Mg and Zn systems. The structural analysis results show that the coordination number of Mg, Zn system is 4, and the structure of Mg, Zn system is 1 mesh. The results of this study are based on the comparison of viscosity, density and surface tension of lead and lead in solution and equivalent physical properties.

项目成果

S.Fujino, H.Cha Won, K.Morinaga: "Density, surface tension, and viscosity of PbO-B_2O_3-SiO_2 glass melts"Journal of the American Ceramic Society. 87・1. 10-16 (2004)

S.Fujino、H.Cha Won、K.Morinaga：“PbO-B_2O_3-SiO_2 玻璃熔体的密度、表面张力和粘度”美国陶瓷学会杂志 87・1（2004 年）。

S.Toyoda, S.Fujino, K.Morinaga: "Density, surface tension, and viscosity of 50RO-50P_2O_5(R:Mg,Ca,Sr,Ba, and Zn) glass melts"Journal of Non-crystalline Solids. 321・3. 169-174 (2003)

S.Toyoda，S.Fujino，K.Morinaga：“50RO-50P_2O_5（R：Mg，Ca，Sr，Ba和Zn）玻璃熔体的密度，表面张力和粘度”非晶固体杂志321・3. 169-174（2003）