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

基本信息

  • 批准号:
    14750596
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 2.11万
  • 依托单位:
  • 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

项目摘要

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。
在这最后一年,我们将精确测量碱土金属和磷酸锌玻璃熔体(50RO-50P_2O_5,R=Mg,Ca,Sr,Ba,Zn)的密度和表面张力,目的是揭示性别。使用阿基米德二球法测量密度。使用拉环法测量表面张力。测量温度在800℃至1200℃的温度范围内,该温度高于相图中的液相线温度。每次测量误差均在1%以内。在所有组合物中,密度随着温度的升高而降低(2.3-3.4g/cm^3)。密度值按Ba>Sr>Zn>Ca>Mg的顺序增加。 Ba、Sr、Ca系的离子填充率为42-45%,Mg、Zn系的离子填充率为39-40%。换句话说,离子半径越小,填充因子越小,推测这是因为Mg和Zn系的氧配位状态与Ba、Sr和Ca系的氧配位状态不同。表面张力表现出较大的值,顺序为Sr>Ca>Mg>Ba>Zn(220~258x10^<-3>N/m)。所有体系的表面张力温度系数均呈现负值,按Mg>Zn>Ca>Sr>Ba的顺序递增。随着阳离子电场强度(Z/r^2,Z:电荷,r:离子半径)的增加,表面张力的温度系数呈现增加的趋势。其中,Ba、Sr、Ca系和Mg、Zn系相对于阳离子场强度具有不同的表面张力温度系数,这表明每种玻璃熔体结构不同。这些差异是由于光谱方法的结构分析结果表明,Mg和Zn体系的阳离子氧配位数为4,与其他阳离子相比较小,并且它并入了磷酸盐玻璃结构的一部分作为一个网络,我们通过实验证明了这种可能性。基于这项研究的结果,我们比较了含铅硼硅酸盐玻璃的粘度、密度和表面张力数据,并寻找具有与这些熔体相当的物理性能的无铅磷酸盐玻璃。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
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)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
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)
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    0
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