JP7389508B2 - ガラスおよびその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明では、ガラス母相中に最大径が10~1000nm程度の異なる組成のガラス部分を分散させるものである。
ガラスはSiO2やB2O3などの網目形成酸化物やアルカリなどの修飾酸化物のイオンの充填によって形成されている。ガラスの高密度化は、自由空間の圧縮により引き起こされる。したがって、イオンの充填密度が低い、空隙のより大きいガラスは高密度化特性が優位であり、逆にイオンの充填密度が高いガラスは体積減少の余地が少なく塑性流動特性が優位である。
b)4CuO-24Na2O-12MgO-6CaO-6Al2O3-48B2O3(モル%)からなる塊状のガラスをボールミルにて粉砕した粉末(粒径は100~200nm)
c)4CuO-24K2O-12MgO-6CaO-6Al2O3-48B2O3(モル%)からなる塊状のガラスをボールミルにて粉砕した粉末(粒径は100~200nm)
d)4CuO-12K2O-12Na2O-12Li2O-6Al2O3-54B2O3(モル%)からなる塊状のガラスをボールミルにて粉砕した粉末(粒径は100~200nm)
e)5NiO-20Na2O-75B2O3(モル%)からなるガラス粉末を高周波熱プラズマ法によりガラス化したナノ粒子粉末(粒径は10~30nm)
f)4CuO-26Cs2O-70SiO2(モル%)からなる塊状のガラスをボールミルにて粉砕した粉末(粒径は100~200nm)
g)5Sm2O3-20Na2O-75B2O3(モル%)からなる塊状のガラスをボールミルにて粉砕した粉末(粒径は100~200nm)
上記各組成のガラスは、NiO,CuO,Sm2O3,Li2CO3,Na2CO3,K2CO3,MgO,CaCO3,Al2O3,B2O3,SiO2試薬を原料として用い、白金るつぼ中で900~1500℃の温度で2時間溶融を行い、カーボン板上に流しだして放冷することで作製できる。上記各組成のガラスをボールミルで粉砕することで第1のガラス粉末となる。
b’)アモルファスSiO2(粒径20~30nm、シグマアルドリッチジャパン合同会社製)(以下、ナノSiO2と書くことがある)
c’)81SiO2-13B2O3-2Al2O3-3Na2O-1K2O(mol%)からなる塊状のガラスをボールミルにて粉砕した粉末(粒径は100~200nm)
本発明では、熱処理条件を適切に設定することにより、冷却後においてもイオン充填密度が低いガラス部分(第2のガラス部分)とイオンの充填密度が高いガラス部分(第1のガラス部分)とが残存するようにした。それぞれのガラス部分は粗大な場合、光透過性を損なうこと、それぞれのガラス部分の変形や破壊への効果を高めるためにはそのサイズは小さい方が好ましいことから、少なくとも一方のガラス部分は1μm以下となるようにガラスを作製した。熱力学的見地からすれば、ガラス中にイオン充填密度が大きく異なる2つの部分が存在することは不安定な自由エネルギー状態である。本発明では、意図的に、本来存在できないエネルギーの大きな組成の異なる混合状態を局所構造として形成し、巨大な組成のゆらぎを実現している。言い換えれば、過大な熱力学的非平衡状態を凍結している。
ここで、Cは定数、kBはボルツマン定数、Tは絶対温度、ηは粘性、aは粒子径あるいは分子径である。この式より、拡散係数は粘性の逆数に比例することがわかる。また、ガラス化する融液のある温度のときの粘度ηはvogel-Fulcher-tammann(VFT)の下記式(2)により与えられる。
ここで、A、B,T0は材料固有の定数として扱えるので、粘性はT-Toの逆数に対して対数関係にある。すなわち、僅かな温度変化であっても粘性は大きく変化する。また、その変化はガラス転移温度近傍で顕著である。
[圧痕回復率RID]
塑性流動が優位であるのか、高密度化が優位であるのかを評価する一つの基準として、ビッカース圧子を用いた押し込みによる圧痕深さ測定によって圧痕回復率を求める手法が考えられる。押し込み装置自体は一般的なビッカース試験機に限定されず、ナノインデンテーション試験機や圧縮試験装置などを用いる場合もある。圧痕回復率RID(Recovery of Indentation Depth)は、次のように求める。
イオンの充填密度が異なる2タイプのガラス粉末をそれぞれ複数種用意した。イオン充填密度の違いにより圧痕回復率RIDも同様に2タイプに分類できる。
b)4CuO-24Na2O-12MgO-6CaO-6Al2O3-48B2O3
c)4CuO-24K2O-12MgO-6CaO-6Al2O3-48B2O3
d)4CuO-12K2O-12Na2O-12Li2O-6Al2O3-54B2O3
e)5NiO-20Na2O-75B2O3
f)4CuO-26Cs2O-70SiO2
下記の各組成のガラス粉末のイオンの充填密度は0.47以下(RIDは0.38以上)である。
b’)アモルファスSiO2(粒径20~30nm、シグマアルドリッチジャパン合同会社製)
c’)81SiO2-13B2O3-2Al2O3-3Na2O-1K2O(mol%)をボールミルにて粉砕した粉末
もともと微粉末ガラスである(a’)、(b’)を除き、上記各組成のガラス粉末はいずれもバルク状のガラスを溶融急冷法により作製して、それぞれのガラスをボールミルにて粉砕した粉末を用いた。上記各組成のガラスは、NiO,CuO,Sm2O3,Li2CO3,Na2CO3,K2CO3,MgO,CaCO3,Al2O3,B2O3,SiO2試薬を原料として用い、白金るつぼ中で900~1500℃の温度で2時間溶融を行い、カーボン板上に流しだして放冷して作製したものである。上記各組成のガラスを3次元ボールミル(ナガオシステム製3DB-80)で水平軸300rpm、垂直軸300rpmで1時間粉砕して第1のガラス粉末および第2のガラス粉末とした。得られた粉末を走査電子顕微鏡にて観察した結果、いずれのガラス粉末も粒径は100~200nmであった。
粉末にする原料となるガラスに遷移金属を添加することによって透過率がどのように変化するかを計測した。
2)5Sm2O3-20Na2O-75B2O3(Sm添加)
3)4CuO-24Na2O-12MgO-6CaO-6Al2O3-48B2O3(Cu添加)
4)25Na2O-75B2O3(無添加)
これらのガラス組成となるようにCuO,NiO,Sm2O3,Na2O,CaCO3,MgO,Al2O3,B2O3からなる原料を白金るつぼに入れ、1000-1200℃で1時間電気炉にて溶融した後、カーボン板上に流しだした。得られたガラスを1mmの厚さに鏡面研磨した後に、吸光光度計(島津社製UH-4150)にて透過率を計測した。その結果を図4に示す。
使用した混合粉末および混合比率は、以下の通りである。
第2のガラス粉末(高RID):(b’)アモルファスSiO2(粒径20~30nm、シグマアルドリッチジャパン合同会社製)
第1のガラス粉末:第2のガラス粉末=5:5
第1のガラス粉末と第2のガラス粉末とを5:5で混合し作製したペレットに対し、異なる加熱条件でバルクのガラスにした。一方のガラスは6-18kWの入力エネルギーの赤外ランプを10秒間照射してバルクガラスを得た。他方のガラスは電気炉(モトヤマ製スーパーバーン)にて同じ原料を白金るつぼに入れ、1400℃で1時間溶融した後にカーボン板上に流しだし冷却、固化することで得た(通常のガラス合成法)。後者は十分高温で長時間溶融した均質な融液から作製されたガラスである。
使用した混合粉末および混合比率は、以下の通りである。
第2ガラス粉末(高RID):(c’)81SiO2-13B2O3-2Al2O3-3Na2O-1K2O(mol%)
第1のガラス粉末:第2のガラス粉末=7:3として混合した混合粉末のペレットに対して、異なった条件で熱処理を行い、ガラスを作製した。また、比較のため、粉砕前のバルク状の第1のガラスと第2のガラスをそれぞれ鏡面研磨したガラスを用意した。各ガラスに対して9.8Nの荷重でビッカース圧子を押し込み、亀裂が発生するか、亀裂は何筋発生するかを調べた。例えば、9.8Nの荷重でビッカース圧子を押し込んだ結果が図6である。
使用した混合粉末および混合比率は、以下の通りである。
第2のガラス粉末(高RID):(a’)アモルファスSiO2(粒径1μm)
第1のガラス粉末:第2のガラス粉末=7:3
混合粉末の熱処理条件は、以下の2種類である。
(記号●)1000℃の電気炉内に1時間保持(電気炉加熱)
図7に示す結果を見ると、本発明による12kWの赤外ランプを1分間照射したガラス(○)は、比較に示す1000℃の電気炉内に1時間保持したガラス(●)よりも、亀裂発生確率が低い。なお、図7の破線に示すように、亀裂発生確率が50%となる荷重を亀裂発生荷重として亀裂発生への抵抗を比較することも可能である。光照射を用いてごく短時間熱処理することで、拡散時間を低減することができ効果的に均質化を抑制することができ、より大きな荷重でも亀裂発生しにくいことが示された。
使用した混合粉末および混合比率は、以下の通りである。
第2のガラス粉末(高RID):(c’)81SiO2-13B2O3-2Al2O3-3Na2O-1K2O(mol%)
第1のガラス粉末:第2のガラス粉末=7:3として混合した混合粉末を加圧成形によりペレットにし異なった条件で熱処理を行い、ガラスを作製した。各ガラスに対して0.098から480Nの範囲の各荷重でビッカース圧子を押し込み、それぞれの荷重において亀裂発生確率を調べた。
(記号●)1400℃の電気炉内に1時間保持し、溶融により十分均質化させたガラス(比較例:均質に溶融したガラス)
(記号△)24Li2O-12MgO-6CaO-6Al2O3-48B2O3-4CuO(比較例:第1のガラス部分の原料となるガラス)
(記号▲)81SiO2-13B2O3-2Al2O3-3Na2O-1K2Oガラス(比較例:第2のガラス粉末の原料となるガラス)
図8に示す結果を見ると、本発明による16kWの赤外ランプを1分間照射したガラス(○)は、比較に示す1400℃の電気炉内に1時間保持したガラス(●)よりも、亀裂発生確率が低い。1400℃で1時間加熱溶融したガラスは第1のガラス部分と第2のガラス部分は残存せず全体に亘って均質な組成を有する。一方、第1のガラス粉末と第2のガラス粉末を混合した混合粉末のペレットに対し光加熱を用いると、短時間の熱処理であるから拡散の進行が抑えられ、第1のガラス部分と第2のガラス部分が共存するため、比較に示す第1のガラス成分だけからなる第1のガラス(△)、第2のガラス成分だけか
らなる第2のガラス(▲)よりも亀裂発生確率が低い。
使用した混合粉末および混合比率は、以下の通りである。
第2のガラス粉末(高RID):(a’)アモルファスSiO2(粒径1μm)および(b’)アモルファスSiO2(20-30nm)
第1のガラス粉末:第2のガラス粉末=5:5
混合粉末の熱処理条件は、以下の2種類である。
図9に示す結果を見ると、本発明による16kWの赤外ランプを1分間照射したガラス(△、○)は、短時間加熱のためガラス中に第1のガラス部分と第2のガラス部分が共存する。本発明によるガラスは、原料にナノSiO2を用いた場合もマイクロSiO2を用いた場合も、比較に示す1400℃の電気炉内に1時間保持することでより均質化したガラスよりも亀裂発生確率が低い。また、共存するガラス部分の大きさは原料サイズで決まるが、光加熱により得られるそれぞれのガラス部分が粗大すぎると、それぞれのガラス部分の大きさに比べ、徐々に組成が変化する界面領域が狭くなる。この界面領域が狭いと、変形時に一方のガラスだけが変形をうけるようになるので、両方のガラスの変形への寄与を最大化できない。ガラス部分の大きさとしては1マイクロメートル以下が特に好ましく、ナノSiO2を用いた方がマイクロSiO2を用いるよりも亀裂発生確率が低い(○、△)。
亀裂発生確率が50%となる荷重を亀裂発生荷重とし、その数値を表2にまとめた。第1のガラスと第2のガラスとの組合せおよび配合比率を変え、さらに熱処理条件も変えて亀裂発生荷重を調べた。その結果を以下の表2に示す。なお、表2の試料欄に記載したa,b,c,d,e,a’,b’,c’は、[圧痕回復率RID]の項で記載したガラス粉末である。光加熱と記載しているものは赤外ランプを1分間照射し、短時間の熱処理によって第1のガラス部分と第2のガラス部分を残存させた本発明によるガラスであり、熱処理と記載してあるものは電気炉にて第1のガラス部分と第2のガラス部分が消失し均質なガラスになるように長時間熱処理したガラスである(比較例)。第1のガラス部分と第2のガラス部分が残存するように光によって熱処理したことで、均質に熱処理したものよりも高い亀裂発生荷重を示したものについては「光加熱による特性向上」に○を付けた。
イオン充填密度(圧痕回復率RID)が異なる2タイプのガラス粉末の混合粉末をそれぞれ複数種用意した。
下記の各組成のガラス粉末のイオンの充填密度が0.47以下である(RIDは0.38以上)。
b’)アモルファスSiO2(粒径20~30nm、シグマアルドリッチジャパン合同会社製)
d’)81SiO2-13B2O3-2Al2O3-3Na2O-1K2O(mol%)をボールミルにて粉砕した粉末
高いイオンの充填密度を持つガラス粉末(第1のガラス粉末)の1種類と低いイオンの充填密度を持つガラス粉末(第2のガラス粉末)の1種類との混合比率を、重量分率で、7:3とした。これらのガラス粉末のガラス転移温度を示差熱分析により求めた。
第1のガラス粉末と第2のガラス粉末との混合粉末に対して、異なった条件で熱処理または溶融を行い、ガラスを作製した。各ガラスに対して0.098から490Nの範囲の各荷重においてそれぞれの亀裂発生荷重を求めた。
第2のガラス粉末(高RID)としてアモルファスSiO2(粒径1μm)を用い、第1のガラス粉末(低RID)であるB2O3ガラスの前駆体の製造方法として、溶液法を用いた。トリブチルホウ素をエタノールに溶解した溶液に入れ、1mol/Lの塩酸をpHが2になるまで滴下しホットプレート上70℃で撹拌した。この溶液に組成比が70B2O3-30SiO2(mol%)となるよう第2のガラス粉末である(b’)アモルファスSiO2ガラス粉末(粒径20~30nm)を入れ、固形化するまで70℃のオーブン中で加熱し、その後電気炉中で200℃で1時間加熱し混合粉末を得た。溶媒の蒸発とともにB2O3が析出し、第1のガラス粉末と第2のガラス粉末が混合された粉末が得られる。
(記号●)1400℃の電気炉内に1時間保持し溶融し冷却
図10に示す加圧しながら第2のガラスのガラス転移温度(1080℃)より低温で熱処理した試料の 高角度環状暗視野走査透過型電子顕微鏡(STEM-HAADF)像を見ると、10-20ナノメートルの大きさのコントラストの濃淡が見られる。STEM-HAADFでは大きな原子番号の元素ほど白いコントラストで現れるので、白色部はSiO2の多い領域であり、暗色部はB2O3の多い領域である。明確な界面を持たずになだらかに組成が連続的に変化しながら10-20ナノメートルのSiO2の多いガラス部分が分散していることが観察される。なお、組成は連続的に変化するのでガラス部分の大きさはそれぞれのガラス部分の中間の明るさ(中間の組成)の点をガラス部分の大きさとして計測した。
イオン充填密度(圧痕回復率RID)が異なる2タイプのガラスの複合体を用意するため、一方のガラスを多孔質とし、もう一方のガラスの前駆体溶液を含浸した。
このガラスは7.7Na2O-4.0CaO-2.7Al2O3-33.0B2O3-52.0SiO2(mol%)の組成のガラスを600℃で48時間熱処理を行い、その後1N-HNO3にオートクレーブ中120℃で48時間酸処理することで得られた。熱処理により明確な界面を持って97SiO2-3(Al2O3、Na2O、B2O3)(mol%)(第1のガラス)の多孔質ガラスと残渣である16.2Na2O-8.4CaO-5.7Al2O3-69.6B2O3(mol%)にスピノーダル分相し、これを酸処理することで16.2Na2O-8.4CaO-5.7Al2O3-69.6B2O3(mol%)を溶出させることで第1のガラスが得られる。窒素ガス吸着により細孔径を求めた結果、全体積中の45vol%が孔であり、平均径4nmであった。このガラスの細孔中に、下記の各組成のガラス粉末のイオンの充填密度が0.55以上(RIDは0.32以下)であるB2O3ガラスを充填させた。これにより、第1のガラスは第2のガラス中に1次元的に連結した状態で析出し、その後、熱処理することで拡散が進行し、それぞれのガラス部分の界面近傍の組成はなだらかになる。
図12に示す多孔質ガラスにB2O3溶液含浸後350℃で熱処理した試料の 高角度環状暗視野走査透過型電子顕微鏡(STEM-HAADF)像を見ると、4ナノメートルの大きさのコントラストの濃淡が見られる。STEM-HAADFでは大きな原子番号の元素ほど白いコントラストで現れるので、白色部はSiO2の多い領域であり、黒色部はB2O3の多い領域である。明確な界面を持たずになだらかに組成が連続的に変化しながら直径およそ4ナノメートルのB2O3の多いガラス部分が1次元的に連結して分散していることが観察される。なお、組成は連続的に変化するのでガラス部分の大きさはそれぞれのガラス部分の中間の明るさ(中間の組成)の点をガラス部分の大きさとして計測した。
(記号●)1400℃の電気炉内に1時間保持し溶融し冷却(比較例)
(記号△)97SiO2-3(Al2O3、Na2O、B2O3)(mol%)の緻密なガラス(第1のガラス)(比較例)。多孔質ガラスを1200℃で1時間熱処理することで得た。
(記号■)7.7Na2O-4.0CaO-2.7Al2O3-33.0B2O3-52.0SiO2(mol%)ガラス(比較例)
(記号□)7.7Na2O-4.0CaO-2.7Al2O3-33.0B2O3-52.0SiO2(mol%)ガラスを600℃で48時間熱処理した分相ガラス(比較例)
図13に示す亀裂発生確率の結果を見ると、350℃で熱処理したガラス(〇)は、1400℃の電気炉内で溶融してから冷却したガラス(●)よりも、亀裂発生確率が低い。すなわち一方(第2のガラス)のガラス転移温度より低い温度で熱処理することで拡散を効果的に抑制し、第1のガラス部分、第2のガラス部分が存在することにより高い亀裂耐性を示す。(■)と(□)を比較して、分相することにより顕著な亀裂発生荷重の向上が見られないのに対し、本発明によるガラスでは顕著な亀裂発生荷重の向上が見られ、顕著な亀裂耐性への効果があることを示す。
イオンの充填密度(圧痕回復率RID)が異なる2タイプのガラスの複合体を用意するため、一方のガラスを表面多孔質とし、もう一方のガラスの前駆体溶液を含浸した。
このガラスは、(c’)81SiO2-13B2O3-2Al2O3-3Na2O-1K2O(mol%)の組成のガラスを0.5M-NaHCO3水溶液に入れ、オートクレープ中120℃で24時間酸処理することで、図14に示す第1の表面から15μmの領域で多孔質化した第2のガラスである。このガラスの細孔をテンプレートとして、多孔質中に下記の各組成のガラス粉末のイオンの充填密度が0.55以上(RIDは0.32以下)であるB2O3ガラスを析出させ充填した。これにより、第1のガラスは第2のガラス中に凍結した状態で析出し、その後、熱処理することで拡散が進行し、それぞれのガラス部分の界面近傍の組成はなだらかになる。
(記号〇)350℃で5分間熱処理(本発明)
(記号●)81SiO2-13B2O3-2Al2O3-3Na2O-1K2O(mol%)の緻密なガラス(第1のガラス)(比較例1)
(記号▲)81SiO2-13B2O3-2Al2O3-3Na2O-1K2O(mol%)の表面多孔質ガラス(比較例2)
図15に示す亀裂発生確率の結果を見ると、B2O3溶液に含浸し350℃で熱処理したガラス(〇)は、第1ガラス(●)よりも、亀裂発生確率が低い。すなわち、一方(第2のガラス)のガラス転移温度より低い温度で熱処理することで拡散を効果的に抑制し、第1のガラス部分、第2のガラス部分が存在することにより高い亀裂耐性を示す。また、B2O3溶液に含浸し350℃で熱処理したガラス(○)は、表面多孔質を形成したガラス(▲)よりも、亀裂発生確率が低い。すなわち、表面多孔質自体の効果ではなく、第2のガラスが分散することが亀裂発生確率を効果的に低減する。本発明によるガラスでは顕著な亀裂発生荷重の向上が見られ、内部では均質なガラスのままであっても、表面近傍だけに本発明の構造を形成することでも、亀裂耐性への効果があることを示す。
Claims (17)
- 組成の異なる第1のガラス部分と第2のガラス部分とを備え、第1および第2のガラス部分のうち一方のガラス部分はガラス母相となり、他方のガラス部分は最大径が10~1000nmの範囲で前記ガラス母相中に分散しているガラスであって、
前記第1のガラス部分は、前記第2のガラス部分に対して、塑性変形特性のうち塑性流動が優位な特性を有するガラスを形成する組成からなり、
前記第2のガラス部分は、前記第1のガラス部分に対して、塑性変形特性のうち高密度化が優位な特性を有するガラスを形成する組成からなり、
前記第1のガラス部分中のガラス組成のイオンの充填密度は、前記第2のガラス部分中のガラス組成のイオンの充填密度よりも高く、
前記第1のガラス部分にイオンの充填密度が0.55以上になるガラス組成のガラス領域が含まれており、前記第2のガラス部分にイオンの充填密度が0.47以下になるガラス組成のガラス領域が含まれている、ガラス。 - 前記第1のガラス部分と前記第2のガラス部分との間に明確な境界はなく、前記第1のガラス部分から前記第2のガラス部分に至るまでの特性の変化は連続的かつ滑らかである、請求項1に記載のガラス。
- 前記第1のガラス部分のガラス組成のガラス転移温度は、前記第2のガラス部分のガラス組成のガラス転移温度よりも低い、請求項1または2に記載のガラス。
- 前記第1のガラス部分に遷移金属イオンまたは希土類イオンを含み、近赤外域に遷移金属イオンまたは希土類イオンによる光吸収を持つ、請求項3に記載のガラス。
- 組成の異なる第1のガラス部分と第2のガラス部分とを備え、第1および第2のガラス部分のうち一方のガラス部分はガラス母相となり、他方のガラス部分は最大径が10~1000nmの範囲で前記ガラス母相中に分散しているガラスであって、
前記第1のガラス部分は、前記第2のガラス部分に対して、塑性変形特性のうち塑性流動が優位な特性を有するガラスを形成する組成からなり、
前記第2のガラス部分は、前記第1のガラス部分に対して、塑性変形特性のうち高密度化が優位な特性を有するガラスを形成する組成からなり、
ビッカース圧子を用いた押し込みによる圧痕深さ測定において、ガラス転移温度での熱処理前の圧痕深さをDb、ガラス転移温度で熱処理した後の圧痕深さをDaとし、圧痕回復率RIDを(Db-Da)/Dbとしたとき、前記第1のガラス部分を構成する組成からなるガラスの圧痕回復率は、前記第2のガラス部分を構成する組成からなるガラスの圧痕回復率よりも低く、
前記第1のガラス部分に前記圧痕回復率が0.35未満になるガラス組成のガラス領域が含まれており、前記第2のガラス部分に前記圧痕回復率が0.35以上になるガラス組成のガラス領域が含まれている、ガラス。 - 組成の異なる第1のガラス部分と第2のガラス部分とを備え、第1および第2のガラス部分のうち一方のガラス部分はガラス母相となり、他方のガラス部分は最大径が10~1000nmの範囲で前記ガラス母相中に分散しているガラスであって、
前記第1のガラス部分は、前記第2のガラス部分に対して、塑性変形特性のうち塑性流動が優位な特性を有するガラスを形成する組成からなり、
前記第2のガラス部分は、前記第1のガラス部分に対して、塑性変形特性のうち高密度化が優位な特性を有するガラスを形成する組成からなり、
前記第1のガラス部分は、B2O3を主成分とし、
前記第2のガラス部分は、SiO2を主成分とする、ガラス。 - ガラス表面に組成の異なる第1のガラス部分と第2のガラス部分とを備え、第1および第2のガラス部分のうち一方のガラス部分はガラス母相となり、他方のガラス部分は最大径が10~1000nmの範囲で前記ガラス母相中に分散しているガラスであって、
前記第1のガラス部分は、前記第2のガラス部分に対して、塑性変形特性のうち塑性流動が優位な特性を有するガラスを形成する組成からなり、
前記第2のガラス部分は、前記第1のガラス部分に対して、塑性変形特性のうち高密度化が優位な特性を有するガラスを形成する組成からなり、
前記第1のガラス部分中のガラス組成のイオンの充填密度は、前記第2のガラス部分中のガラス組成のイオンの充填密度よりも高く、
前記第1のガラス部分にイオンの充填密度が0.55以上になるガラス組成のガラス領域が含まれており、前記第2のガラス部分にイオンの充填密度が0.47以下になるガラス組成のガラス領域が含まれている、ガラス。 - ガラス表面に組成の異なる第1のガラス部分と第2のガラス部分とを備え、第1および第2のガラス部分のうち一方のガラス部分はガラス母相となり、他方のガラス部分は最大径が10~1000nmの範囲で前記ガラス母相中に分散しているガラスであって、
前記第1のガラス部分は、前記第2のガラス部分に対して、塑性変形特性のうち塑性流動が優位な特性を有するガラスを形成する組成からなり、
前記第2のガラス部分は、前記第1のガラス部分に対して、塑性変形特性のうち高密度化が優位な特性を有するガラスを形成する組成からなり、
前記第1のガラス部分は、B2O3を主成分とし、
前記第2のガラス部分は、SiO2を主成分とする、ガラス。 - 前記第2のガラス部分は前記ガラス表面において多孔質化した層であり、
前記第1のガラス部分は前記第2のガラス部分の多孔質中に充填されている、請求項7または8に記載のガラス。 - 請求項1~9のいずれか1項に記載のガラスを含むガラス封着部材。
- 請求項1~9のいずれか1項に記載のガラスを含むガラス容器。
- 請求項1~9のいずれか1項に記載のガラスを含む機器表面用のガラスカバー。
- イオンの充填密度が0.55以上になるガラス組成であり、塑性変形特性である塑性流動特性および高密度化特性のうち、前記塑性流動特性が優位である第1のガラス部分の前駆体を用意する工程と、
イオンの充填密度が0.47以下になるガラス組成であり、前記高密度化特性が優位である第2のガラス部分の前駆体を用意する工程と、
前記第1のガラス部分の前駆体と前記第2のガラス部分の前駆体とを混合して混合物を得る工程と、
前記第1および第2のガラス部分を残存させる条件で前記混合物を熱処理する工程とを備え、
前記第1のガラス部分の前駆体は、第1のガラス転移温度を有し、
前記第2のガラス部分の前駆体は、前記第1のガラス転移温度よりも高い第2のガラス転移温度を有し、
前記混合物は、前記第1のガラス転移温度以上、かつ、前記第2のガラス転移温度以下の温度で熱処理される、ガラスの製造方法。 - 前記混合物の熱処理は、熱処理後のガラスにおいて前記第1および第2のガラス部分の組成が連続的に変化して前記第1および第2のガラス部分が残存する条件で行われる、請求項13に記載のガラスの製造方法。
- 前記第1のガラス部分の前駆体および前記第2のガラス部分の前駆体は、前記第1のガラス部分の前駆体および前記第2のガラス部分の前駆体のうちの一方の粒径が1μm以下になるように混合される、請求項13または14に記載のガラスの製造方法。
- 前記混合物は、赤外線の照射によって熱処理される、請求項13~15のいずれか1項に記載のガラスの製造方法。
- B2O3を主成分とし、イオンの充填密度が0.55以上になるガラス組成であり、塑性変形特性である塑性流動特性および高密度化特性のうち、前記塑性流動特性が優位である第1のガラス部分の前駆体溶液を用意する工程と、
SiO2を主成分とし、イオンの充填密度が0.47以下である第2のガラス部分の前駆体を用意する工程と、
前記第2のガラス部分の前駆体の表面に多孔質化処理を施す工程と、
前記第2のガラス部分の前駆体の表面の多孔質層に前記第1のガラス部分の前駆体溶液を充填し、熱処理を行うことによって第2のガラス部分の多孔質中に第1のガラス部分を析出させる工程とを備える、ガラスの製造方法。
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