大型試料ガス浮遊炉の開発とBaTi2O5ガ ラス準安定相形成機構解明

大型样气浮炉研制及BaTi2O5玻璃亚稳相形成机理的阐明

• 批准号: 25289234
• 负责人: 依田 眞一
• 金额: $ 11.81万
• 依托单位: Japan Aerospace EXploration Agency
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013-04-01 至 2015-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-25289234/
• 关键词: ガス浮遊炉による大型試料作製; 負圧付加によるガス浮遊炉; 高屈折率ガラス; 自由表面を利用した準安定相形成; ガス流数値計算; アッベ数; 国際研究者交流; 大型ガラス形成; 準安定相; 国際研究交流」韓国; ガス流形態数値計算

浮遊状態で材料を溶融し、凝固させることで容器が無いために過冷却が生じ、準安定相が生成する。BaTiO系酸化物でガス浮遊炉によるガラス製造実験を行った結果、屈折率が2.3以上のダイヤモンドに相当する高屈折材料が得られた。一般のガス浮遊炉では試料の大きさが最大３mm程度に限定され、実用的な大きさ（カメラレンズ等では６mm直径以上は必要）は得られない。そのため、試料下部からのガス浮遊と共に上部を負圧にすることで浮遊力を増加させ、８mmに近い大きさのバルクガラスを製造する方法を確立することが本研究の目的である。H２５年度には、負圧付加装置を作成し、ジルコニア球（４～１０mm直径）などの実証浮遊試験を行い、その実現性を実証した。また、BaTi2O5試料の溶融・凝固実験を行い、直径４mmまでの溶融試料が浮遊する事を確認した。H26では、大型液滴を浮遊させるための負圧とガス流の条件を流体シミレーションを行い、試料の大きさと負圧、ガス流条件の解析を行った。これは、ガス流速が増すとレイノルズ不安定性から、浮遊試料の制御が困難となるためである。その結果、空気のレイノルズ不安定性は、０．００５MPa程度の低圧を試料上部に付加しても発生せず、大型実験試料は安定した浮遊条件を達成できることが判った。レンズの特性として自然光（多くの波長を含んでいる）に対してほぼ同等の屈折率（色収差）を持つガラスが望まれる。本実験と平行して行っていた酸化物ガラスの製造において、LaTi酸化物系にZrOを添加する事によりこの色収差をある程度変化出来る事が明らかとなった（幅広いAbbe数を持つガラスの創製に成功した）。このため、大型試料作製実験は、BaTi酸化物と合わせて実用化にとっては有望なLaTiZr酸化物系の材料の製造実験も実施し、現状直径7.1mmの回転楕円体形状試料（試料が大きくなると重力のため球形から扁平形状に成る）が作製出来ている。

Floating state: melting, solidification, supercooling, quasi-stable phase formation BaTiO-based acidizing agent is used to produce high refractive index materials with refractive index of more than 2.3. Generally, the diameter of the floating furnace sample is limited to a maximum of 3mm, and the actual diameter is required to be 6mm or more. The purpose of this study is to establish a method for increasing the floating force at the lower part of the sample and at the upper part of the sample. H25 year, negative pressure device to produce a ball (4~10mm diameter), the actual test operation, the actual performance of the demonstration The melting and solidification of BaTi2O5 samples were carried out, and the melting samples with a diameter of 4mm were suspended. H26: Analysis of negative pressure and flow conditions of large droplets The flow rate increases and the control of floating samples is difficult. The results show that the air pressure is unstable, the upper part of the sample is increased to 0.005 MPa, and the floating condition of the large sample is stable. The characteristics of light and natural light (multi-wavelength) correspond to the same refractive index (color difference). This paper describes the process of acid production in parallel, LaTi acid system, ZrO addition, color difference, degree of change, and the process of acid production in parallel (amplitude Abbe number). Production of large sample BaTi acid compound and its application are expected to LaTiZr acid compound system material. Production of large sample with diameter of 7.1mm and spherical shape (sample with large diameter and spherical shape due to gravity) is expected.

项目成果

High Reflective Index Glass Material Production with Larger Size by Aerodynamic Levitation

气动悬浮生产大尺寸高反射率玻璃材料

• 发表时间: 2015
• 作者: Shinichi Yoda

特許

专利

• 发表时间: 2008

Microgravit Science-the previous experimental results and its future prospect

微重力科学——以往的实验结果及其未来的展望

• 发表时间: 2014
• 作者: Chi-Hoon Lee;Shinichi Yoda;Won-Seung Cho;辻本剛三・玉井昌宏;Shinichi Yoda
• 通讯作者: Shinichi Yoda

Glass Formation LaTiZrO System by Containless Processing

通过无容器加工形成玻璃 LaTiZrO 系统

• 发表时间: 2013
• 作者: Chi-Hoon Lee;Shinichi Yoda;Won-Seung Cho;辻本剛三・玉井昌宏;Shinichi Yoda;白水元・佐々真志・宮武誠・外村隆臣・中條壮大・山田文彦;Shinichi Yoda and Masashi Kaneko
• 通讯作者: Shinichi Yoda and Masashi Kaneko

Characteristics of Amorphous YAG Rare-earth Oxide Prepared by Aerodynamic Levitation

气动悬浮法制备非晶YAG稀土氧化物的特性

• 发表时间: 2013
• 作者: Chi-Hoon Lee;Shinichi Yoda;and Won-seung Cho
• 通讯作者: and Won-seung Cho