抄録/ポイント:
抄録/ポイント
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透明SP(SnO-P
2O
5)ガラスは,低いガラス転移温度,高い屈折率,および低い光弾性定数を持つことから,ファイバおよび精密モールド光学における有望な材料として注目されている。このSPガラスの実用化の一つの鍵となるのが耐水性である。これまでに,P
2O
5濃度の低下,およびB
2O
3の添加が耐水性の向上に効果があることが報告されている。しかしながら,温度および時間といった浸漬条件がSPおよびSPB(SnO-P
2O
5-B
2O
3)ガラスの耐水性に及ぼす影響は明らかになっていない。本研究では,B
2O
3濃度の異なるSPBガラスに対して浸漬試験を行い,耐水性を評価した。用いた試料組成は,67SnO-(33-x)P
2O
5-xB
2O
3(mol%)であり,x=0,3,5,7,および10とした。浸漬試験は,40あるいは70°Cで,最長504時間の様々な時間で行った。ガラス試料の溶解挙動を,顕微鏡検査,単位面積当たりの重量損失,溶液のpH変化,XRD(X線回折)解析,および赤外分光法により評価した。その結果,40°Cでの浸漬試験では,B
2O
3添加量の増加に伴い,重量損失が小さくなる傾向が見られた。70°Cでは,SPおよび7mol%以下のB
2O
3を添加したSPBガラスの重量損失は,Q
1リン酸塩構造単位の溶解,およびBO
3およびBO
4構造単位の溶解に寄与していることがわかった。また,70°Cでは,溶解によってQ
0構造単位から成るSn
3(PO
4)
2の結晶化が促進されていることが推測される。これは,浸漬試験前後の赤外分光測定において,Q
1構造単位からQ
0構造単位への転移が見られたことからも示された。10mol%のB
2O
3を添加したSPBガラスは,70°Cの浸漬試験においても重量変化は非常に小さいこと,また,赤外分光測定結果から,優れた耐水性を有していることが示された。この優れた耐水性は,ガラス表面に形成された水和層に寄与していると考えられる。