薄くても丈夫な弾性率の高いガラスを開発―東大・増野敦信氏ら
2015年10月18日 17:14
東京大学の増野敦信助教らは、これまでガラスにならないと思われていた、酸化アルミニウムと酸化タンタルのみからなる新しい組成のガラスの合成に成功した。この新ガラスは弾性率が極めて大きいことから、薄くて丈夫な新素材として、エレクトロニクス用基板、建築材料、カバーガラスなどへの応用が期待されるという。
身の回りには多くのガラス製品が存在しているが、いずれの製品分野でも、より薄く、より丈夫なガラス素材が求められている・弾性率の大きなガラスであれば、力をかけても変形しにくくなるため、薄くしても丈夫なガラスとなる可能性がある。ガラスの弾性率を上げるには、原子間の隙間がなるべく少なくなるような、充填密度の高い構造をとることが必要とされているが、こうしたガラスを作るのは原理的に困難であると考えられていた。
今回の研究では、物質を空間に浮かせた状態で合成を進める無容器法と呼ばれるがガラス合成法を用いることで、酸化アルミニウムと酸化タンタルのみからなる新しい組成のガラスの開発に成功した。
酸化アルミニウムはガラス形成則から考えると中間酸化物であり、酸化アルミニウムを主成分とする単純な組成ではガラス化しないとされてきたが、酸化タンタルとほぼ1:1の組成で混ぜ、無容器法を適用することで、無色透明なガラスにすることができた。さらに超音波パルスを利用した精密音速測定法と、精度の高い密度データから、このガラスが極めて高い弾性率を示すことがわかった。
こうした酸化物を用いた新しい組成のガラスは、従来のガラスの常識では考えられないような革新的な機能持つ可能性が考えられる。
なお、この内容は「Scientific Reports」に掲載された。High Elastic Moduli of a 54Al2O3-46Ta2O5 Glass Fabricated via Containerless Processing