スマートフォンのカバーガラスとして爆発的に普及した「化学強化ガラス」の強さを局所評価する新手法を、東北大学のグループと有限会社折原製作所が共同研究により開発した。

 化学強化ガラスとは、イオン半径の大きな原子を浸透させることによる「詰め込み効果」(ガラスの網目構造が圧迫される現象)を利用して、表面に圧縮応力を与えたガラスを言う。割れや傷に対する耐性を持つため、スマートフォンやタブレットなどのカバーガラスとして近年爆発的に普及してきた。

 その一方で、化学強化ガラスの強さを高い空間精度をもって評価することはできていなかったという。化学強化ガラスの強さは残留圧縮応力とその空間分布に大きく左右されるが、微小構造の観点から、従来の検査方法では数mm~cm程度が限界だったためだ。

 本研究者らはこれまで、ラマン分光法という計測方法によってガラス構造を特徴づける研究を進めてきた。今回、この知見を活かして、顕微ラマン分光と詰め込み効果に基づく残留応力の局所評価式を導くことに成功した。この評価式は、ガラスの組成や網目構造に関する情報を含むことから、残留圧縮応力の空間分布をμmの精度で求めることができる。これにより、市販の化学強化ガラスの残留応力分布をレーザー光によって高い空間分解能で非破壊・非接触に評価することが可能となった。

 本手法によって強化ガラスの強さの主体となる起源を明らかにできると考えられ、より緻密な強化ガラスのデザインが可能となるとみられる。今後、「割れにくい」ではなく「割れない」ガラスの開発や品質管理への応用が期待される成果といえる。

論文情報:【Communications Physics】A novel method for stress evaluation in chemically strengthened glass based onmicro-Raman spectroscopy

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東北大学

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