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機能性ガラス・ナノガラスの最新技術
[コードNo.06NTS165]

■体裁/ B5判・480頁
■発行/ 2006年 7月10日
(株)エヌ・ティー・エス
■定価/ 45,360円(税込価格)

 建築、医療、情報通信など広範な分野で欠かせない材料であるガラスは、近年のナノテクノロジーの進展によりさらなる高機能化を実現してきている。
 本書ではナノガラスを含む機能性ガラスの微細加工技術・合成技術から、エレクトロニクス・通信・環境・医療分野をはじめとする産業分野での応用例を解説する。

執筆者一覧(執筆順)
井上悟(独)物質・材料研究機構ナノセラミックスセンター グループ長
平尾一之京都大学大学院工学研究科 教授
戸倉和東京工業大学大学院理工学研究科 教授
吉岡将人東京工業大学大学院理工学研究科
杉岡幸次(独)理化学研究所緑川レーザー物理工学研究室 先任研究員
緑川克美(独)理化学研究所緑川レーザー物理工学研究室 主任研究員
三浦清貴京都大学大学院工学研究科 助教授
橋間英和日本山村硝子(株)ニューガラス研究所 主席研究員
鈴木浩文神戸大学工学部 助教授
船山強アルプス電気(株)通信デバイス事業部角田工場オプト製品部
藤原巧東北大学大学院工学研究科 教授
本間剛長岡技術科学大学工学部 産学官連携研究員
高橋儀宏(独)物質・材料研究機構 若手国際研究拠点 研究員
正井博和東北大学大学院工学研究科 科学技術振興研究員
紅野安彦長岡技術科学大学工学部 助手
小松高行長岡技術科学大学工学部 教授
佐藤隆士鶴岡工業高等専門学校物質工学科 助教授
新納弘之(独)産業技術総合研究所光技術研究部門 研究グループ長
前田龍太郎(独)産業技術総合研究所先進製造プロセス研究部門 グループ長
吉本護東京工業大学大学院総合理工学研究科 教授
秋葉周作旭硝子(株)中央研究所 研究員
松村隆東京電機大学工学部 教授
小原真司(財)高輝度光科学研究センター利用研究促進部門 副主幹研究員
鈴谷賢太郎(独)日本原子力研究開発機構量子ビーム応用研究部門 研究主幹
小西智也(独)物質・材料研究機構物質研究所 特別研究員
安藤昌儀(独)産業技術総合研究所光技術研究部門 主任研究員
李春亮(独)産業技術総合研究所光技術研究部門 特別研究員
村瀬至生(独)産業技術総合研究所光技術研究部門 主任研究員
沢登成人(株)住田光学ガラス浦和製造部田島光学ガラス製造部 部長
伊藤節郎旭硝子(株)中央研究所 特別研究員
村山明宏東北大学多元物質科学研究所 助教授
岡泰夫東北大学多元物質科学研究所 教授
柴田修一東京工業大学大学院理工学研究科 教授
仲間健一日本板硝子(株)商品開発部商品開発グループ
田部勢津久京都大学大学院人間・環境学研究科 助教授
杉本直樹旭硝子(株)中央研究所 主幹研究員
轟眞市(独)物質・材料研究機構光材料センター 主幹研究員
赤井智子(独)産業技術総合研究所環境化学技術研究部門 グループ長
橋本忠範三重大学大学院工学研究科 助手
金平(独)産業技術総合研究所サステナブルマテリアル研究部門 主任研究員
矢澤哲夫兵庫県立大学大学院工学研究科 教授
高橋邦隆(株)バストインターフェイス
渡邉孝司久留米工業大学工学部/大学院工学研究科 教授/学科長
久木崎雅人宮崎県工業技術センター材料開発部 主任研究員
尾坂明義岡山大学大学院自然科学研究科 教授
早川聡岡山大学大学院自然科学研究科 助教授
都留寛治岡山大学大学院自然科学研究科 助手
星川武山本貴金属地金(株)研究開発センター 理事
上高原理暢奈良先端科学技術大学院大学物質創成科学研究科 助手
大槻主税名古屋大学大学院工学研究科 教授
春日敏宏名古屋工業大学大学院工学研究科 教授
西井準治(独)産業技術総合研究所光技術研究部門 グループ長

詳細目次
第1編ガラスの特性と機能発現

1はじめに
2ガラスの生成
3実用ガラス組成
3.1ソーダ石灰ガラス
3.2鉛ガラス
3.3ホウケイ酸ガラス
3.4アルミノケイ酸塩ガラス
3.5シリカガラス
3.6非ケイ酸塩系実用ガラス組成
4ガラスの特徴と機能発現
4.1ガラスの特徴
4.2結晶化について
4.3分相について
4.4イオン交換について
4.5機能発現
5まとめ
 
第2編ナノガラスが拓く未来

1はじめに
2光通信用デバイス〜三次元光回路
2.1光導波路
2.2光通信用記録技術〜光メモリディスク
3有機─無機ハイブリッド技術
3.1プロトン導電膜
3.2気体分離膜
4表示用プラズマディスプレイガラス
 
第3編ガラスの微細加工技術

1アルゴンイオンレーザ照射によるガラスの変質
1はじめに
2レーザ照射方法および条件
3変質層の性質
4変質メカニズム
 
2フェムト秒レーザによる三次元ガラス加工
1はじめに
2感光性ガラス内部の三次元加工法
3加工メカニズム
4三次元マイクロ流路構造の作製
5マイクロバルブの作製
6マイクロオプティックスの作製
7マイクロチャネルを用いた微生物の観察
8おわりに
 
3フェムト秒レーザによるガラスの内部の構造改質
1はじめに
2ガラス内部へのフェムト秒レーザ集光照射効果
3ガラス内部の構造改質
3.1希土類イオンの価数変化
3.2屈折率変化
3.3金属ナノパーティクルの空間選択的な析出
3.4組成変動による非線形光学結晶析出
3.5ナノグレーティングの形成
4おわりに
 
4半導体レーザによるガラスへの情報書き込み
1ナノ結晶析出による機能性付与
2CWレーザ照射による局所結晶化
3CWレーザによる情報書き込み
4レーザ照射時のガラスの温度変化
5アップコンバージョン蛍光の多色化
6偽造防止素子への応用
 
5YAGレーザによるガラス基板の接合技術
1はじめに
2ガラス材のレーザ透過溶接法の原理
3実験装置および実験方法
4白板ガラスの接合
4.1接合方法
4.2接合部の顕微鏡観察の結果
4.3接合部の成分分析
4.4接合部のせん断試験
5基板温度の影響
6石英部品の接合
7まとめ
 
6レーザ結晶パターニング法によるガラスの高機能性
1はじめに
2ガラスの二次光非線形性
3ガラスのレーザ光誘起結晶化
3.1パルス紫外レーザによるナノ結晶化と粒子配列による周期構造
3.2連続発振YAGレーザによる結晶化 パターニング
4おわりに
 
7石英ガラスのレーザ微細表面加工
1はじめに
2LIBWE法
2.1微細加工特性
2.2加工メカニズムの検討
2.3LIBWEを行った微細加工ガラス基板の応用
3今後の展望
 
8カーボン金型を用いたガラス材料の熱インプリント
1はじめに
2熱インプリント成形法の原理
3型の製作
3.1型材質
3.2型の加工方法
3.3その他の型加工法とガラスの成型例
4石英ガラスのインプリント
5まとめ
 
9自己組織化現象を利用したナノインプリント技術
1ナノインプリントとモールド
2自己組織化現象を利用したガラスナノインプリント用酸化物モールドの作製
2.1直線状原子ステップパターンを有する超平坦サファイア基板の作製
2.2酸化物ナノサイズ構造の形成
2.3ナノ溝配列パターンの形成
3ガラス表面のナノスケールでの熱変形評価
4酸化物モールドを使ったナノインプリントによるガラス上ナノパターン形成
 
10ボールエンドミルによるガラス切削加工技術
1はじめに
2ガラス加工における切削メカニズム
3切削特性
4ガラスのマイクロ切削加工機
5ガラスのマイクロエンドミル加工の応用
5.1DNAマイクロアレイ
5.2DNAマイクロアレイの設計仕様
5.3DNAマイクロアレイの機械加工
6おわりに
 
第4編ガラスの合成技術

1過冷却液体からの新規酸化物ガラスの創製とその機能および構造
1はじめに
2無容器法の原理
3無容器法から合成されたガラスとその機能
3.1無容器法によるYAG組成ガラスファイバの開発
3.2無容器法による高誘電性ガラスセラミックスの開発
4無容器法から合成されたガラスの特異な構造
4.1X線回折、中性子回折を用いたガラスの構造解析
4.2典型的な酸化物ガラスとかんらん石ガラス
5まとめ
 
2コンビナトリアルケミストリーによる新規機能性ガラス材料の開発
1はじめに
2コンビナトリアルケミストリーを利用したガラス合成の方法と装置開発
2.1ガラス形成域の予測
2.2コンビナトリアルガラス合成支援装置
2.3コンビナトリアルガラス評価支援装置
3コンビナトリアルケミストリーを利用したガラス研究の実例
3.1赤色系着色ガラス : P2O5─TeO2─ZnO系
3.2鉛を含まない低融点ガラス : B2O3─TeO2─BaF2─BaO系
4おわりに
 
第5編機能性ガラスの応用

5.1エレクトロニクス
5.1.1明るく発光する半導体ナノ粒子を用いたガラス蛍光体
1はじめに
2水溶液法で合成した高発光効率の半導体ナノ粒子
3ゾル─ゲル法で作製した半導体ナノ粒子分散ガラス蛍光体
3.1バルク状ガラス蛍光体
3.2ビーズ状ガラス蛍光体
3.3薄膜状ガラス蛍光体
4おわりに
 
5-1-2希土類元素による蛍光ガラスの開発
1はじめに
2希土類含有蛍光ガラスの励起・発光特性
2.13価希土類イオンによる蛍光
2.22価希土類イオンによる蛍光
2.3蛍光ガラスのその他の光特性
3蛍光ガラスの組成的特徴
4蛍光ガラスのその他の特性
5蛍光ガラスの応用例─ファイバスコープへ適用
6おわりに
 
5-1-3割れにくいガラスの開発
1はじめに
2ガラスの強度
3脆さとは
4各種ガラスの脆さ
5脆さの実用的意味
6ガラス構造と変形・破壊
7おわりに
 
5-1-4磁性半導体ナノガラスの作製
1はじめに
2アニールによる磁性半導体ナノガラスの作製
2.1Cd1−xMnxSe磁性半導体ナノガラス材料
2.2規則配列磁性半導体ナノガラス材料の作製
3電子ビームリソグラフィによる磁性半導体ナノ構造の作製と光学機能性
3.1電子ビームリソグラフィによる磁性半導体ナノ構造の作製
3.2磁性半導体ナノ構造の磁気光学機能性
4磁性半導体と高純度ガラス薄膜の複合ナノ構造の作製
5まとめ
 
5-1-5微小光学ガラスの作製と光共振器への応用
1球状光共振器─研究の歴史─
2色素・希土類添加微小球(粒径4〜10 mm)
3ガラス微小球(粒径30〜100 mm)
4今後の展開
 
5-2通信
5-2-1情報通信デバイス向けガラス・ゾル─ゲル微細加工技術
1はじめに
2ガラスデバイスの概要
3ガラス微細加工技術
3.1イオン交換法を用いたガラス内部構造制御技術
3.2ゾル─ゲルプレス成形を用いたガラスナノインプリントによる微細加工技術
3.3紫外線レーザ加工性ガラスを用いたレーザアブレーション加工技術
3.4誘電体多層膜とエッチング加工による高波長分散ナノガラス
3.5応力印加加工技術
4おわりに
 
5-2-2波長多重通信用光ファイバ増幅器の開発
1はじめに
2Er3+イオンの1.5 mm帯輻射遷移確率と量子効率
3重金属酸化物ガラスにおける広帯域発光と増幅利得
4Bi2O3系エルビウムドープファイバ
5BIEDFの短パルス増幅特性
6おわりに
 
5-2-3低軟化点ガラスを利用した光ヒューズの開発
1はじめに
2光入力制限素子の必要性
3従来の光入力制限素子
4ガラス融着型光ヒューズの特徴
5ガラス融着型光ヒューズの作製方法
6おわりに
 
5-3環境・省エネルギー
5-3-1環境設計を指向したガラスの高機能化
1はじめに
2微量の金属ドープによるシリカ系蛍光ガラス
3光照射を利用したガラス着色技術
4おわりに
 
5-3-2エコガラスとセルフクリーニングガラスの開発
1はじめに
2光機能性材料としてのチタノリン酸塩ガラス
3低融性高屈折率エコガラス
4非線形屈折エコガラス
5非線形吸収エコガラス
6コーティングフリーのセルフクリーニングガラス
7おわりに
 
5-3-3太陽熱エネルギーを自動制御する多機能窓ガラス
1はじめに
2サーモクロミックガラスの研究
3VO2
4元素添加のVO2
5従来型VO2サーモクロミックガラス
6太陽熱エネルギーを自動制御する多機能窓ガラス
6.1波長別制御と利用
6.2波長別制御と利用を達成するための構造
6.3薄膜の作成
6.4材料の光学定数
6.5可視光透過率向上
7おわりに
 
5-3-4リサイクル可能な着色ガラス
1背景
2本技術の内容
2.1従来の方法
2.2本技術の特長
2.3本技術の原理
3今後の展望─本技術の社会への導入に向けて
 
5-3-5紙ガラス(Paper Glass)
1はじめに
2紙ガラスの特性・経済効果および仕様
2.1紙ガラスの特性
2.2紙ガラスによる経済効果
2.3紙ガラスの仕様
3紙ガラスの利用方法
3.1回路プリント基板
3.2ペーパーキャリア
4おわりに
 
5-3-6多孔質ガラス膜を用いた微粒化エマルジョン燃料による燃焼改善
1はじめに
2SPG膜の特性
3微粒化単分散エマルジョンの作成方法と特性
3.1微粒化単分散エマルジョンの作成方法
3.2微粒化エマルジョンのクリーミング(Cleaming)
3.3作成方法によるエマルジョン粒径分布測定
3.4水添加率によるエマルジョンの粒径分布測定
4SPG膜乳化によるエマルジョン燃料の機関性能実験
4.1エマルジョン燃料の正味燃料消費率の算出
4.2機関性能実験および排気ガス測定結果
4.3考察
5結論
6おわりに
 
5-3-7多孔質ガラス膜の調製とナノバブル生成への応用
1はじめに
2ガラスの相分離と多孔質ガラス膜の調製
3多孔質ガラス膜を用いる単分散状ナノバブルの生成法
4ナノバブルの生成に及ぼす諸因子
5単分散状ナノバブル/マイクロバブルの特性
6単分散状ナノバブル/マイクロバブルの生成機構
7単分散状ナノバブル/マイクロバブルの応用可能性
8おわりに
 
5-4生体・医療
5-4-1生体機能ガラス
1はじめに
2材料と生体との相互作用
3骨組織結合性ガラス
3.1Bioglassの発明と骨組織結合性発現
3.2少し詳しくみたガラス系の生体活性
3.3ガラスから溶出したイオン種の細胞や生体組織に及ぼす効果
3.4Bioglassの派生ガラスおよび結晶化ガラス(ガラスセラミックス)
3.5その他の生体活性ガラス
4骨結合性ガラスの応用
4.1骨充填材・補填材として、および高分子との複合化材
4.2生体活性ガラスを含む多孔質高分子複合化材
4.3多孔質生体活性ガラス材料と細胞培養足場材料としての応用
4.4金属への生体活性ガラスコーティング
5その他の生体機能ガラス
5.1ガン治療用ガラスまたはガラスセラミックス
5.2ガラスアイオノマーセメント用フィラーガラス
5.3滅菌効果ガラス
6その他の応用
6.1ガラスを用いたバイオミメティックプロセスによるアパタイトのコーティング
6.2軟組織との結合
6.3その他
7おわりに
 
5-4-2審美歯科用のガラスセラミックス
1はじめに
2リューサイト結晶における転移温度と熱膨張率の変動
3リューサイト質ガラスセラミックス
3.1リューサイト結晶量と膨張係数の関係
3.2リューサイト結晶の生成量と安定性
3.3実用ガラスセラミックス
4審美修復歯─天然歯の外観再現
4.1メタルセラミックスの構成
4.2蛍光色
4.3オパール性
4.4Agコロイドによる黄変とそのCeO2による抑制
5おわりに
 
5-4-3骨形成を促進するガラス材料
1はじめに
2生体活性結晶化ガラス
3ガラスや結晶化ガラスが生体活性を示す機構
4リン酸を含まない生体活性結晶化ガラス
5リン酸三カルシウムを析出した結晶化ガラス
6亜鉛を含有する結晶化ガラス
7おわりに
 
5-4-4生体活性リン酸カルシウム結晶化ガラス
1はじめに
2基本ガラス組成
3生体活性リン酸カルシウム結晶化ガラスの作製と特徴
3.1ガラスの粉末焼結および結晶化により作製されるリン酸カルシウムセラミックス
3.2リン酸カルシウム結晶化ガラスの擬似体液中でのアパタイト形成能
3.3リン酸カルシウム結晶化ガラスの機械的特性
4β型チタン合金へのリン酸カルシウム結晶化ガラスコーティング
5まとめ
 
第6編ガラス産業の現状と戦略

1はじめに
2ガラス市場の推移
3ガラス材料の優位性
4産・学・官の現状認識
5追い風のニューガラス
6これからの産学官連携の仕組み
7まとめ
 

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