機能性高充填密度ホウ酸塩ガラスのガラス形成メカニズムの解明

公開 2026年3月11日

Unconventional Glass3Glass formation mechanism of densely packed functional borate glasses

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研究目的	高充填密度ホウ酸塩ガラスがなぜガラス化するのかを、国際宇宙ステーションの「きぼう」にある静電浮遊炉（ELF）を使って調べます。ELFでしか取得できない融液の密度・粘度の温度依存性データに基づいて構造学的に解明し、新たな材料設計指針の確立を目指します。
宇宙利用/実験内容	酸化ホウ素（B₂O₃）が少なくてもガラス化する高充填密度ホウ酸塩ガラスについて、ELFを用いて融液の密度および粘度の温度依存性を計測し、熱膨張係数やガラス系性能を示す「Fragility Index」などの物性を求めます。さらに、地上では融液とガラスの構造解析を行い、宇宙で得られた物性データと組み合わせることで、高充填密度ホウ酸塩ガラス融液の原子配列解析を行います。これらの得られた解析データから、新たな材料設計指針の確立とガラス形成則の発見を目指します。
期待される利用/研究成果	今回の宇宙実験で得られるデータは、高充填密度ホウ酸塩ガラスが示す優れた物理特性の組成設計に新たな指針を与えるものであり、今後の材料開発において極めて有益な知見となります。これにより、従来のB₂O₃高含有ガラスでは想定されていなかった多様な応用可能性が拓かれます。たとえばダイヤモンドを超える超高屈折率低分散ガラス、硬くて割れないガラス、強く光るガラス、磁石につくガラスなど、常識を覆す革新的材料の創出が期待されます。
関連トピックス	2024年度「きぼう」での静電浮遊炉（ELF）を利用した材料研究テーマ募集【基盤研究利用コース】の選定結果について（2025年01月31日）シリーズテーマ【Unconventional Glass2】融液の熱物性と原子配列をベースとした機能性高充填密度ガラスの設計指針の確立【Unconventional Glass】機能性高充填密度ガラスの融液物性計測による機能発現メカニズムの解明
詳細本実験は2024年度「きぼう」での静電浮遊炉（ELF）を利用した材料研究テーマ募集【基盤研究利用コース】として選定されました。実験は「きぼう」日本実験棟に設置されている静電浮遊炉（ELF）を利用し行われます。

増野敦信 MASUNO Atsunobu

京都大学特定教授

2004年に京都大学大学院理学研究科化学専攻博士課程単位認定退学。京都大学化学研究所研究機関研究員、宇宙航空研究開発機構宇宙航空プロジェクト研究員、東京大学生産技術研究所助教、弘前大学大学院理工学研究科准教授、教授を経て、2023年4月より現職。

国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構
有人宇宙技術部門宇宙環境利用推進センター
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