【原】直接观测玻璃变得更硬更难破裂的过程 ~基于辐射光x射线多尺度结构分析的结构变化模型的提出~

直接观测玻璃变得更硬更难破裂的过程 ~基于辐射光x射线多尺度结构分析的结构变化模型的提出~ 2024.04.19新 NIMS (国立研究开发法人物质材料研究机构) 公益财团法人高亮度光科学研究中心( JASRI ) 由NIMS、AGC株式会社和JASRI组成的研究小组成功地观测到了玻璃部分结晶化，变成强度和耐热性提高的被称为玻璃陶瓷的材料的初期过程。 概要 由NIMS、AGC株式会社和JASRI组成的研究小组成功地观测到了玻璃部分结晶化，变成强度和耐热性提高的被称为玻璃陶瓷的材料的初期过程。 此外，根据以辐射光测量为中心的x射线多尺度结构分析的结果，提出了能够在原子水平到纳米的空间尺度上无矛盾地说明玻璃中晶核生成机制的模型。 为了得到玻璃陶瓷，需要合成设计控制了组成的玻璃，以便热处理时部分结晶析出。 关于玻璃陶瓷的结构，一般认为在作为母相的玻璃中生成作为结晶种子的晶核，结晶粒子从那里生长，但晶核如何在玻璃中生成、生长得到玻璃陶瓷还不清楚。 此次，研究小组以添加了应用方面最普遍且重要的氧化锆( ZrO2 )的锂铝硅酸盐玻璃为对象，通过以放射光测量为中心的x射线多尺度结构分析，对该玻璃变化为玻璃陶瓷的初期过程进行了观测 在纳米尺度的结构测量中，热处理促进了热处理前玻璃中原本存在的锆( Zr )丰富的区域和Zr稀薄的区域之间的分离，明确了在Zr丰富的区域中在保持纳米尺寸的微小大小的情况下进行晶核的形成。 此外，通过运用可选择性观测Zr的结构测量技术，首次发现ZrO2晶核周围存在Zr通过氧( o )与硅( Si )和铝( Al )连接的Zr–o–si/al键 并且，成功提出了能够从原子水平到纳米的大空间尺度上无矛盾地解释玻璃中晶核生成机制的模型。 本研究中使用的结构分析方法也可以适用于具有复杂组成和混乱原子排列的实用材料。 今后，我们将明确各种实用材料的功能表达机制，以该见解为基础，以合成新型高功能材料为目标。 本研究由NIMS材质基础研究中心小野寺阳平(在另一窗口打开)主任研究员、小原真司(在另一窗口打开)小组组长、AGC股份有限公司泷本康幸经理、土屋博之经理、李清经理、jas 作为日本学术振兴会科学研究费资助事业学术变革领域研究( a )“超秩序结构创造的物性科学”( 20H05878、20H05881 )、基础研究( c ) ( 19K05648 )的一环进行。 本研究成果于日本时间2024年4月19日9时在线刊登在学术杂志《NPG Asia Materials杂志》上。新闻稿中的图:本研究揭示的玻璃和玻璃陶瓷在纳米尺度原子尺度上的结构变化 刊登论文 题目: formation of a zirconium oxide crystal nucleus in the initial nucleation stage in aluminosilicate glass investigated by-ray multiscale ancle 作者: Yohei Onodera 、Yasuyuki Takimoto、Hiroyuki Hijiya、Qing Li、Hiroo Tajiri、Toshiaki Ina、Shinji Kohara 杂志: NPG Asia Materials 刊登日期: 2024年4月19日 DOI : 10.1038/s41427-024-00542-y (在单独窗口中打开)