抖阴旅行射

【本学研究者情报】

〇大学院工学研究科 応用物理学専攻
教授　小野円佳

【発表のポイント】

• ガラスのネットワークの配置エントロピー^（注１）を利用することで、ガラスの膨张率がガラス転移温度以上においてのみ増大する组成设计技术を発见しました。
• 新たなガラス组成制御技术の発见により、ガラスに适用される强化手法の効率が倍以上に向上しました。
• 本技术の适用により、建筑や车载用の大型ガラスの生产コストやエネルギー消费を大幅に削减できる见込みがあります。

【概要】

建物の窓や携帯情报端末のディスプレイ、自动车のウィンドウガラスなど、ガラスは私たちの生活に欠かせないものであり、用途に応じた强度が求められます。ガラスはもともと壊れやすい素材ですが、日常的に使用できるのは、强化技术が进化し、ガラス表面に强い圧缩応力^（注２）を与えることで表面の伤の広がりを防止できるためです。代表的な手法として、化学强化^（注３）と物理强化（热强化）^（注４）が挙げられますが、高环境负荷、大きなエネルギーが必要であることなどの课题がありました。

东北大学大学院工学研究科応用物理学専攻の小野円佳教授は、AGC株式会社の安間 伸一博士、宮嶋 達也氏、依田 和成氏、加藤 保真博士、伊藤 節郎博士と共同で、ガラスの組成を工夫することで、従来の物理強化手法を使っても倍以上の圧縮応力を与えられるガラス群を発見しました。これにより、ガラスの強化に必要なエネルギーを大幅に削減できるようになりました。

本研究成果は材料分野の専門誌Materials & Design に2024年1月19日にオンライン掲載されました。

図1. Na₂OとB₂O₃、SiO₂の叁组成からなるガラスにおいて、低温（ガラス転移温度以下の50-350℃）の热膨张率を基準とし、高温（ガラス転移温度以上の650℃付近）の热膨张率の比を调べた図。
Na₂O:B₂O₃=1:1组成（SiO₂が0.5-0.7）で膨张率の比率が高くなることが分かる。（図中の赤色部分）

【用语解説】

注1. 配置エントロピー：
系がもつエントロピー（乱雑さ)のうち、构成原子や分子を詰め込み得る场合の数によって决まる量。その数が多いほど大きな値となる。

注2. 圧縮応力：
ガラスを曲げると、曲げた内侧の面には圧缩応力（缩めようとする力）が生じ、外侧の面には引张応力（引っ张る力）が生じる。ガラスは一般的に、圧缩応力に强く、引张応力に弱いという性质を持つため、圧缩応力を高めることにより高强度化できるとされている。

注3. 化学強化：
モバイルフォンなどの小型ガラスによく用いられる手法で、圧缩応力を高めることができ、伤の伸展防止効果が高いが、ガラスを高温の硝酸塩融液に10时间以上浸渍する必要があり环境への负荷が大きい。

注4. 物理強化（熱強化）：
建筑材料や车载向けの大型ガラスに用いられる手法で、ガラスを高温にしたのちに急速に冷却することによりガラス表面に圧缩応力を与える方法。热强化ともいう。化学物质への浸渍の必要がなく环境にやさしいものの、圧缩応力を高める効果はやや弱いこと、冷却のために大きなエネルギーが必要となることが课题である。

详细（プレスリリース本文）

问い合わせ先

（研究に関すること）
东北大学大学院工学研究科応用物理学専攻
教授　小野円佳
TEL: 022-795-7952
Email: madoka.ono.d7*tohoku.ac.jp（*を蔼に置き换えてください）

（报道に関すること）
东北大学大学院工学研究科情报広报室
沼泽みどり
TEL: 022-795-5898
Email: eng-pr*grp.tohoku.ac.jp（*を蔼に置き换えてください）