IMRAM

Institute of Multidisciplinary Research for Advanced Materials, Tohoku University

東北大学
多元物質科学研究所

LAST UPDATE 2021/05/18

  • 研究者氏名
    Researcher Name

    助永壮平 Sohei SUKENAGA
    准教授 Associate Professor
  • 所属
    Professional Affiliation

    東北大学多元物質科学研究所
    Institute of Multidisciplinary Research for Advanced Materials, Tohoku University

    プロセスシステム工学研究部門 材料分離プロセス研究分野
    Division of Process and System Engineering, Materials Separation Processing
  • 研究キーワード
    Research Keywords

    融体、過冷却液体およびガラスの物理化学的性質
    構造解析 (Raman, Solid-State NMR)
    金属精錬スラグ
    放射性廃棄物のガラス固化体
    Physical Chemistry of melts, super cooled liquid, and glasses
    Structural analysis (Raman, Solid-State NMR)l
    Metallurgical slags
    Vitrified nuclear waste
研究テーマ
Research Subject
ケイ酸塩系高温融体およびガラスの物理化学的性質と微構造
Relation between micro-structure and physico-chemical properties for silicate melts and glasses

研究の背景 Background

ケイ酸塩融体は、溶融金属の精錬剤や放射性廃棄物処理用の溶媒等として幅広く用いられている。また、その融体を冷却して得られるガラス材料も様々な用途で用いられている。一方で、その物理化学的性質(例:粘度、熱伝導度)とその発現メカニズムを支配する微構造については、十分に理解されておらず、求められる機能性の発現や製造プロセスの最適化が困難となっている。

Silicate melts are common liquid material for the high temperature industries; the melts are used as metallurgical slags, solvent for nuclear waste and so on. Silicate glasses, which can be made by cooling the melts, are also used fundamental and functional materials. However, the relation between the physico-chemical properties and the micro-structure of the silicate melts and glasses has not been clarified. It makes difficult to optimize the function of the materials.

研究の目標 Outcome

ケイ酸塩融体の物性値(粘度、熱伝導度、表面張力等)やそのガラスの化学的特性(水溶液中での耐久性など)の組成および温度依存性について、高精度測定を行っている。また、物性値を支配する微構造についてRamanやNMR分光法により解析し、物理化学的性質を支配する微構造について明らかにする。これにより、物理化学的性質の微構造に基づいた推測モデルの提案を目指している。

Physical properties (e.g., viscosity, thermal conductivity, surface tension) of the silicate melts and chemical properties of their glasses are investigated as functions of temperature and chemical composition. Microstructure of the melts and glasses are investigated by the Raman and the NMR spectroscopies. Establishment of structure-based model for those physico-chemical properties is a goal of our challenge.

研究図Research Figure

Fig.1. Additive effect of alkali oxides on the viscosity of the CaO-SiO2-Al2O3 system at 1873 K. Fig.2. 27Al MAS NMR spectra of the CaO-SiO2-Al2O3- K2O glasses obtained at 18.8 T. Fig.3. Optical image of Li2Si2O5 melt on a Pt substrates at 1473 K under Ar atmosphere.

文献 / Publications

ISIJ Int, 46, 352 (2006). ISIJ Int, 51, 333 (2011). ISIJ Int, 53, 185 (2013). J. MMIJ, 129, 203 (2013). ISIJ Int, 53, 185 (2013). ISIJ Int, 54, 2039 (2014).

研究者HP