【公開日：2023.08.01】【最終更新日：2023.07.28】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

22OS1037

利用課題名 / Title

ナノ粒子分散高強度ガラスの評価

利用した実施機関 / Support Institute

大阪大学 / Osaka Univ.

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)

技術領域 / Technology Area

【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）物質・材料合成プロセス/Molecule & Material Synthesis（副 / Sub）-

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）次世代ナノスケールマテリアル/Next-generation nanoscale materials（副 / Sub）マルチマテリアル化技術・次世代高分子マテリアル/Multi-material technologies / Next-generation high-molecular materials

キーワード / Keywords

コンポジット材料/ Composite material

利用者と利用形態 / User and Support Type

利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)

篠崎 健二

所属名 / Affiliation

大阪大学

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

利用形態 / Support Type

（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

OS-127：レーザーラマン顕微鏡

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

ガラスは脆いことがその応用を制限しており，その解決は急務である。ガラスが脆いのはき裂先端に大きな応力集中がおきるためである。したがって，延性を付与し，き裂先端周辺の応力集中を緩和できれば脆性は改善すると期待される。本研究では金属ナノ粒子を微量添加することで延性を付与することを試みた。ニッケルでコーティングしたSiO₂ナノ粒子のSPS焼結により，Ni粒子をSiO₂ガラスに均一に分散させた。その結果，0.5vol%のNi粒子の添加で破壊靭性を大幅に向上することに成功した。そのメカニズムについても検討を行った。

実験 / Experimental

SiO₂ガラスナノ粒子 (平均粒径12 nm) をNi(NO₃)₂水溶液に分散させ，スターラーにてよく攪拌した。その後，100℃で脱水，乾燥させた。得られた粉末を3%H₂/Ar雰囲気下で600℃または1000℃で2 h熱処理を行った。得られた粉末をSPSにて30 MPaの加圧下で1100℃にて10 min焼結した。その後，得られたサンプルを鏡面研磨した。サンプルをXRD，密度測定，TEM観察，ヤング率測定を行った。表面の変形挙動をナノインデンテーション法にて，き裂の発生挙動をビッカース試験にて評価した。ビッカース圧痕周辺の歪をラマン分光により評価した。

結果と考察 / Results and Discussion

99.9%以上の相対密度を有するサンプルが得られ，添加量から0.5vol%のNiが分散していると見積もった。600℃熱処理及び1000℃熱処理サンプルはTEM観察よりそれぞれ120および30 nmの平均粒径と見積もられた。圧痕周辺ではSi-O-Siに由来するラマンピークシフトが見られた。今後、残留応力に関して定量的な評価を行う。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

成果発表・成果利用 / Publication and Patents

論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)

口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.

特許 / Patents

特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件