非弾性光散乱によるガラスの脆性の理解および機械特性評価～割れないガラス創製へ～

了解玻璃的脆性并使用非弹性光散射评估其机械性能 - 致力于创造坚不可摧的玻璃 -

• 批准号: 14J04425
• 负责人: 中村 健作
• 金额: $ 0.64万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2014
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2014-04-25 至 2015-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14J04425/
• 关键词: 酸化物ガラス; ボソンピーク; ラマン散乱分光法; シリケートガラス

酸化物ガラスは古くから日常生活に欠かせない材料であり、近年ではスマートフォンやタブレット端末のタッチパネルに採用されている。そのような応用展開の中で、薄く、柔軟で高強度なガラス材料が求められ、かつそれら材料に向けた新たな評価技術の開発が重要視されている。一方でガラスにはガラス転移現象などのガラス独自の物理現象が存在する。ガラスのラマン散乱スペクトルに現れるボソンピークもガラス特有の現象の一つとして知られている。またボソンピークは実用的に重要な性質である弾性特性や仮想温度と密接に関連するとされるが、ボソンピークと諸特性との関係を実際に調査した例は少ない。そこで本研究では、板ガラスや化学強化ガラスなど多くの実用ガラス材料のベースであるシリケート組成を中心に、さまざまな酸化物ガラスのボソンピークを調査し、ボソンピークと諸特性との結びつきを明らかにし、さらにラマン散乱スペクトルが非破壊・非接触に取得可能なことに着目し、新たなガラス材料評価法の開発を目標とした。アルカリ・アルカリ土類シリケートガラスにおいてボソンピークを観測し、その実験結果をもとにボソンピークの極大波数と平均原子容との間に負相関が存在することを見出した。とくに添加するアルカリ・アルカリ土類金属イオンの大きさとボソンピークの極大波数との関連に着目した。さらにアルカリボレートガラスなど他のガラス系でも、類似の相関が成立することを明らかにした。以上の結果よりボソンピークを理解する上で、平均原子容が重要な指標になると推察される。また平均原子容は体積あたりの原子数と密接に関連するため、ボソンピークからガラスの充填・空隙構造に関する情報が取得できると考えられる。ガラスの充填・空隙構造は機械的強度や光散乱損失と密接に関連するため、それらガラスの諸性質を知る手段としてのボソンピークの応用も期待できる。

Acidification content ガ ラ ス は ancient く か ら に daily life owes か せ な い material で あ り, recent で は ス マ ー ト フ ォ ン や タ ブ レ ッ ト end の タ ッ チ パ ネ ル に using さ れ て い る. そ の よ う な 応 with く の で, thin and soft で high-strength な ガ ラ ス material が o め ら れ, か つ そ れ に ら materials to け た new た な review 価 technology の open 発 が important visual さ れ て い る. On one side, there is the phenomenon of でガラスに, ガラス転, the phenomenon of displacement な, <s:1>, ガラス. On the other side, there is the phenomenon of <s:1> physical phenomena が existing する. ガ ラ ス の ラ マ ン scattered ス ペ ク ト ル に now れ る ボ ソ ン ピ ー ク も ガ ラ ス の の phenomenon peculiar つ と し て know ら れ て い る. ま た ボ ソ ン ピ ー ク は be with nature of important な に で あ る 弾 sexual features や 仮 think temperature と contact に masato even す る と さ れ る が, ボ ソ ン ピ ー ク と various features と の masato is を be interstate に survey し た example は less な い. そ こ で this study で は, plate ガ ラ ス や chemically enhanced ガ ラ ス な ど more く の be used ガ ラ ス material の ベ ー ス で あ る シ リ ケ ー ト に を center, さ ま ざ ま な acidification content ガ ラ ス の ボ ソ ン ピ ー ク を investigation し, ボ ソ ン ピ ー ク と various features と の knot び つ き を Ming ら か に し, さ ら に ラ マ ン scattered ス ペ ク ト ル が に not broken 壊 · contact To achieve possible な とに とに とに goals, new たなガラス materials evaluation 価 methods <s:1> development を goals と と た た. ア ル カ リ · ア ル カ リ soil type シ リ ケ ー ト ガ ラ ス に お い て ボ ソ ン ピ ー ク を 観 し, そ の be 験 results を も と に ボ ソ ン ピ ー ク の great wave number average atomic と let と の に between negative phase masato が exist す る こ と を shows し た. と く に add す る ア ル カ リ · ア ル カ リ soil type metal イ オ ン の big き さ と ボ ソ ン ピ ー ク の great wave number と の masato even に with mesh し た. さ ら に ア ル カ リ ボ レ ー ト ガ ラ ス な ど he の ガ ラ ス department で も, similar の masato が established す る こ と を Ming ら か に し た. の above results よ り ボ ソ ン ピ ー ク を understand す る で, average atomic volume が important indicator な に な る と push examine さ れ る. ま た average atomic volume capacity は あ た り の atomicity と contact に masato even す る た め, ボ ソ ン ピ ー ク か ら ガ ラ ス の gap filling, tectonic に masato す る intelligence が obtain で き る と exam え ら れ る. ガ ラ ス の gap filling, constructing は mechanical loss や scattered light intensity と contact に masato even す る た め, そ れ ら ガ ラ ス の nature the を know る means と し て の ボ ソ ン ピ ー ク の 応 with も expect で き る.

项目成果

Low-frequency Raman scattering in binary and ternary alkali silicate glass

二元和三元碱金属硅酸盐玻璃中的低频拉曼散射

• 发表时间: 2014
• 作者: Kensaku Nakamura;Yoshihiro Takahashi;Rie Ihara;Minoru Osada;Takumi Fujiwara
• 通讯作者: Takumi Fujiwara

ボソンピークの謎に迫る ～ガラスにおける過剰な振動状態密度の新たな知見～

接近玻色子峰的奥秘～玻璃中振动态密度过高的新认识～

酸化物ガラスにおける低波数ラマン散乱スペクトルと低温比熱との関係

氧化物玻璃低波数拉曼散射光谱与低温比热的关系

• 发表时间: 2014
• 作者: 中村健作;高橋儀宏;寺門信明;長田実;藤原巧
• 通讯作者: 藤原巧

種々のガラスにおける低波数ラマン散乱スペクトルと物理特性との相関

各种玻璃的低波数拉曼散射光谱与物理性能的相关性

• 发表时间: 2014
• 作者: 中村健作;高橋儀宏;寺門信明;長田実;藤原巧
• 通讯作者: 藤原巧