福井大学工学部物理工学科シリカガラスグループへようこそ

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グループの研究テーマ

我々のグループは,シリカガラスの構造と物性に興味を持って研究しています。シリカガラスは石英ガラスともよばれています。
 シリカガラス,半導体製造に関わる様々な部材,紫外線用光学材料,光ファイバー放電ランプなどの管球材料として用いられています。これらの製品の製造時あるいは使用時に高温に曝されることがあります。高温にさらされると,シリカガラスの構造は表面から変化していきます。
 私どものグループでは,シリカガラス表面付近の構造変化を顕微赤外分光光度計を用いて測定しています。

最近の研究

シリカガラスを様々な条件で高温下に保持すると,表面付近から構造が変化してきます。構造変化は表面から数mmから数cmの範囲で生じます。シリカガラス表面付近でのSiOH基の濃度分布や構造緩和を顕微赤外分光光度計(顕微FT-IR)で評価しています。
 ランプ管球,半導体製造よう構造材料,シリカガラスを成型したブロックなどの製造時の加熱処理,使用時の高温保持などによる影響を調べています。

シリカガラスとは?

シリカとは組成式がSiO2で表される物質の総称です。結晶の形で鉱物中に存在します。シリカの結晶は数十種類のものが報告されています。シリカ結晶として良く知られているのが水晶に代表される石英です。
 シリカガラスは,もともと石英を粉末にして溶融してつくられました。したがって,石英ガラスとも呼ばれています。シリカガラスのことを「石英」と呼ぶこともあります。「石英」は結晶です。シリカガラスとは別物です。
 シリカガラスは次のような特徴を持っています。

  1. 金属不純物が極端に少ない。

  2. 比較的熱に強い。

  3. 真空紫外から近赤外までの幅広い波長領域の光に対して優れた光透過特性を持つ。

  4. 薬品などに対する耐久性に優れている。

 以上の性質を活かして,様々な用途に応用されています。
  シリカガラスは極限の性質を要求されることが多く,用途によって様々な製造方法によって作られたものが使い分けられています。原料も当初の石英粉だけではなく,ケイ素の化合物を用いて合成したものも用いられています。
 石英粉を原料にして作られたものを「溶融石英ガラス」とよび,液体原料から作られたものは「合成シリカガラス」と呼びます。それぞれ,様々な種類に分類されます。シリカガラスの種類,製造方法,性質については次の参考文献を参照してください。

参考文献

 1. 葛生 伸「石英ガラスの世界」,工業調査会 (1995)

 2. 川副博司他編「非晶質シリカ材料応用ハンドブック」リアライズ社(1999)

シリカガラスに関心をお持ちの企業の方へ

 当研究グループの代表者(葛生)は福井大学に1996年に赴任するまでの10年間,某シリカガラスメーカーに勤務していました。メーカーに勤務しているときから,工場にある問題を学術的な研究テーマにして,産学連携を行えたらよいと考えていました。
 現在行っている研究テーマ中に企業との共同研究や技術相談などの中からアイディアを得たものが多くあります。これからも様々な工業上の問題からテーマを見つけていきたいと思っています。シリカガラスに関する初歩的なご質問でも結構ですからお気軽にメールにてご連絡下さい。


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