酸化物ガラスのヤング率と熱伝導率に関する研究

氧化物玻璃杨氏模量和导热系数研究

• 批准号: 11750642
• 负责人: 藤野 茂
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 2000
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-11750642/
• 关键词: 酸化物ガラス; 熱伝導率; 比熱; 熱拡散率; ヤング率; 音速; 平均自由行程; デバイ温度; 組成パラメータ; 解離エネルギー; ガラス構造

比熱と熱拡散率をそれぞれ測定し,両者の積より熱伝導率を算出した.熱拡散率はレーザー・フラッシュを用い,JIS R1611に従って測定した.比熱測定には光照射型ACカロリメトリーを用いた.これまで,ガラスの比熱測定にACカロリメトリーを適用した例はない.そこで,この方法を用いて精度良く測定するための測定条件を検討した.その結果,試料厚さ120±5μm,周波数2.0Hzで測定すれば,繰り返し測定による誤差が±1%以下,文献値からのずれが最大5%のデータを得ることが出来ることを明らかにした.熱伝導率とガラス組成の関係を評価できる組成-物性推定式を検討した.熱伝導率は気体自由運動論より平均自由行程,音速および比熱の積で表すことが出来る.したがって,これら3者を組成の関数として表すことが出来れば,熱伝導率とガラス組成の間に成り立つ関係式を得ることが出来る.我々はこれら3者と組成の関係をそれぞれ調査し,現在までに以下の結果を得ている.熱拡散率を用いて室温の平均自由行程を求めた.これが平均原子量と密度から算出される最隣接イオン間距離の実数倍で与えられ,この時の実数がガラス系ごとでほぼ一定の値を取ることを明らかにした.ガラス中を伝わる音速は,ヤング率と密度から求まる比ヤング率に比例した.一方,ヤング率はイオン充填率と解離エネルギーを用いて組成より既に計算できるため,これを利用し音速を組成より計算できる推定式を提案した.比熱Cpをデバイ温度Θにおける比熱Cp_Θで規格化した換算比熱Cp/Cp_Θと温度Tをデバイ温度で規格化した換算温度T/Θでプロットすると,室温からガラス転移温度以下の範囲で,組成に依らず1つの曲線上に乗り,酸化物ガラスの比熱がデバイ温度とデバイ温度における比熱の2者に支配されることを明らかにした.このうちデバイ温度は音速より求まるため,先述した音速推定式を利用し,デバイ温度を組成より計算できる推定式を提案した.現在,デバイ温度における比熱と組成との関係を検討している.

分别测量比热和热扩散率，并由两者的乘积计算热导率。热扩散率使用激光闪光并根据JIS进行测量比热测定采用光照射式交流量热法进行测定，目前还没有应用交流量热法测定玻璃比热的例子。确定的。结果表明，如果样品厚度为120±5μm，频率为2.0Hz，由于重复测量，可以获得小于±1%的数据，与文献值最大偏差为5%导热系数与玻璃我们研究了可以评估成分关系的成分-性质估计公式。根据气体自由动力学理论，热导率可以表示为平均自由程、声速和比热的乘积。因此，这三者可以表示为如果可能的话，导热系数。我们研究了这三个因素与组成之间的关系，到目前为止已经得到了以下结果。利用热扩散率，我们可以得到室温下的平均自由度之间的关系，这就是平均原子质量。和密度？它以实数乘以最接近的相邻离子之间的距离的形式给出，计算公式为： 另一方面，杨氏模量与比杨氏模量成正比。由于已经可以使用离子填充率和离解能从成分中计算出速率，因此我们提出了一个估计公式，可以使用它来计算成分中的声速。比热 Cp 由比热 Cp_θ 归一化德拜温度 θ /Cp_θ。当温度 T 通过归一化为德拜温度的转换温度 T/θ 绘制时，它将位于从室温到玻璃化转变温度以下范围内的一条曲线上，无论其成分和比热如何。氧化物玻璃与德拜温度相同，该温度下的比热由两方决定。由于可以根据声速确定德拜温度，因此我们提出了可以使用上述声速估计公式从成分计算德拜温度的估计公式。

项目成果

Seiji Inaba,Shigeru Fujino and K.Morinaga: "Young's Modulus and Compositional Parameter of Oxide Glasses"Journal of American Ceramic Society. 82・12. 3501-3507 (1999)

Seiji Inaba、Shigeru Fujino 和 K. Morinaga：“氧化物玻璃的杨氏模量和成分参数”美国陶瓷学会杂志 82・12 (1999)。

稲葉誠二,戸高信一,太田能生,森永健次: "アルミノケイ酸塩系ガラスのヤング率,剛性率およびビッカーズ硬度の推定式"日本金属学会. 64・3. 177-183 (2000)

Seiji Inaba、Shinichi Todaka、Yoshio Ota、Kenji Morinaga：“铝硅酸盐玻璃的杨氏模量、刚性和维氏硬度的估算公式”日本金属研究所 64・3（2000）。