(57)【要約】  アルミナなどの耐火性材料に関するフリットとして使用するのに適したジルコニウムおよびアルミニウム含有ケイ酸塩ガラスであって、モルパーセント（モル％）で表して、２＜Ｂ2Ｏ3＜７モル％、７５＜ＳｉＯ2＜８０モル％、３＜Ａｌ2Ｏ3＜５モル％、２＜ＺｒＯ2＜５モル％、９＜Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ＜１５モル％、０＜アルカリ土類＋ランタニド＜１５モル％、のガラス組成を有し、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3およびＺｒＯ2の総モルパーセントが８２より大きいが８６未満であり、Ｂ2Ｏ3、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ、アルカリ土類およびランタニドの総モルパーセントが１３より大きく１８未満であるケイ酸塩ガラスが開示されている。このガラスから構成されるフリット（２００，６００）、複合体（６００）およびマイクロ流体デバイス（１２）も開示されている。【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐火性材料使用するための耐結晶化性のジルコニウムおよびアルミナ含有ケイ酸塩ガラスフリットであって、該フリットのガラスが、モルパーセント（モル％）で表して、
２＜Ｂ2Ｏ3＜７モル％、
７５＜ＳｉＯ2＜８０モル％、
３＜Ａｌ2Ｏ3＜５モル％、
２＜ＺｒＯ2＜５モル％、
９＜Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ＜１５モル％、
０＜アルカリ土類＋ランタニド＜１５モル％、
の組成を有し、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3およびＺｒＯ2の総モルパーセントが８２より大きいが８６未満であり、Ｂ2Ｏ3、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ、アルカリ土類およびランタニドの総モルパーセントが１３より大きく１８未満であることを特徴とするフリット。
【請求項２】
前記ガラスが、
Ｂ2Ｏ3＝３．２±１．１モル％
ＳｉＯ2＝７６．５±１．４モル％
Ａｌ2Ｏ3＝３．１〜４モル％
ＺｒＯ2＝２．９±０．８モル％
Ｎａ2Ｏ＝１４．４±０．５モル％
を含むことを特徴とする請求項１記載のフリット。
【請求項３】
前記ガラスが、
Ｂ2Ｏ3＝３．２±０．３モル％
ＳｉＯ2＝７６．５±０．７モル％
Ａｌ2Ｏ3＝３．１〜３．４モル％
ＺｒＯ2＝２．９±０．３モル％
Ｎａ2Ｏ＝１４．４±０．４モル％
を含むことを特徴とする請求項１記載のフリット。
【請求項４】
アルファアルミナ粒子および請求項１記載のフリットを有してなる複合体材料であって、前記フリットが焼結され、前記粒子が該焼結されたフリット内に埋め込まれていることを特徴とする複合材料（６００）。
【請求項５】
前記フリットが形成されるケイ酸塩ガラスが、ＤＩＮ  １２１１６の耐酸性テストで１ｍｇ／ｄｍ2未満しか損失せず、ＩＳＯ  ６９５耐塩基性テストで３０ｍｇ／ｄｍ2未満しか損失しないことを特徴とする請求項１記載の複合材料（６００）。
【請求項６】
焼結フリット（２００，６００）、第１の基板（１０２）および第２の基板（１０４）を備えたマイクロ流体デバイス（１２）であって、前記焼結フリット（２００，６００）、前記第１の基板（１０２）および前記第２の基板（１０４）が互いに接着して、該焼結フリット（２００，６００）が該第１と第２の基板（１０２，１０４）の間に少なくとも１つの凹部（２５０）を画成しているワンピースデバイス（１２）を形成しており、前記焼結フリット（２００，６００）が、モルパーセント（モル％）で表して、
２＜Ｂ2Ｏ3＜７モル％、
７５＜ＳｉＯ2＜８０モル％、
３＜Ａｌ2Ｏ3＜５モル％、
２＜ＺｒＯ2＜５モル％、
９＜Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ＜１５モル％、
０＜アルカリ土類＋ランタニド＜１５モル％、
の組成を有する耐結晶化性のジルコニウムおよびアルミナ含有ケイ酸塩ガラスから構成され、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3およびＺｒＯ2の総モルパーセントが８２より大きいが８６未満であり、Ｂ2Ｏ3、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ、アルカリ土類およびランタニドの総モルパーセントが１３より大きく１８未満であることを特徴とするマイクロ流体デバイス（１２）。
【請求項７】
前記第１の基板（１０２）がアルファアルミナから構成されることを特徴とする請求項６記載のマイクロ流体デバイス（１２）。
【請求項８】
前記焼結フリット（２００，６００）が、アルファアルミナ粒子をさらに含むことを特徴とする請求項６記載のマイクロ流体デバイス（１２）。
【請求項９】
その中の共通方向に沿ってセル（２２，２４）が延在する押出体（２０）を備えたマイクロ流体デバイス（１２）であって、前記押出体（２０）が、該押出体（２０）のセル（２４）の選択されたものを閉じる栓材料（２６）によって、一部がその中に画成された流体路（３２）を有し、該栓材料（２６）が焼結フリット（２００，６００）から構成され、該フリット（２００，６００）が、モルパーセント（モル％）で表して、
２＜Ｂ2Ｏ3＜７モル％、
７５＜ＳｉＯ2＜８０モル％、
３＜Ａｌ2Ｏ3＜５モル％、
２＜ＺｒＯ2＜５モル％、
９＜Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ＜１５モル％、
０＜アルカリ土類＋ランタニド＜１５モル％、
を有する耐結晶化性のジルコニウムおよびアルミナ含有ケイ酸塩ガラスから構成され、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3およびＺｒＯ2の総モルパーセントが８２より大きいが８６未満であり、Ｂ2Ｏ3、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ、アルカリ土類およびランタニドの総モルパーセントが１３より大きく１８未満であることを特徴とするマイクロ流体デバイス（１２）。
【請求項１０】
前記押出体（２０）がアルファアルミナから構成されることを特徴とする請求項９記載のマイクロ流体デバイス（１２）。
【発明の詳細な説明】
【優先権】
【０００１】
本出願は、２００７年１１月３０日に出願された欧州特許出願第０７３０１６１３．１号に優先権を主張するものである。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、シール、釉薬を形成するのに適した、低軟化点（９００℃未満）の化学的耐久性かつ耐結晶化性のガラス組成物、並びにアルミナおよび例えば、ステアタイトセラミック、モリブデン、タンタルおよびイットリウムなどの、類似の膨張特性を有する他の耐熱性材料と一緒になったガラス複合体および成形構造体にも関する。本発明はさらに、アルミナに適合し、かつアルミナから構成されたマイクロリアクタや他のマイクロ流体構成部材などの、アルミナ含有構成部材の製造に使用するのに適したそのようなガラス組成物からなるフリット、並びにそのようなガラス組成物を用いて形成された様々なタイプのマイクロ流体デバイスに関する。
【背景技術】
【０００３】
広く知られたマイクロ流体デバイス、特に、マイクロリアクタは、典型的に、数ミリメートルまたはミリメートル未満の寸法のチャンネルまたは通路において利用できる高い表面積対体積比を利用するように配置されたデバイスである。プロセス体積が減少するにつれて、伝熱率および物質移動速度は非常に大きくなり得る。用途は、非常に少量の試薬を使用する超並列生物スクリーニング、研究室での反応特徴付けおよび並列触媒スクリーニングから、化学物質生産までに及ぶ。特に、化学物質生産用途に有用なマイクロ流体デバイスについて、化学的耐久性、熱伝導能力および圧力抵抗または機械的堅牢性が、重要な属性となってきた。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、（１）粉末加工処理によって、信頼性があり、堅牢性である密封構造を製造でき；（２）アルミナセラミックと化学的に適合性であり（ガラスを不混和性にしたり失透させたりする反応を生じない）、熱加工処理中に、特にアルミナ粒子または構造に関して、良好な湿潤および流動特徴を有し；（３）一般に不活性であり、ｐＨの両極端で幅広い範囲の腐食性環境に耐性を有し（ファインケミカルの合成のため）；（４）製品の製造および使用温度範囲に亘りシール応力を低くするために、アルミナセラミックに適合する熱膨張特徴を有する；ガラス材料に関する。
【０００５】
そのようなガラスの重要な用途は、図１Ａ〜１Ｄの断面から分かるであろう。これの図面は、組み立てられている過程の１つのタイプのマイクロ流体デバイスの断面図である。
【０００６】
本出願の発明者等および／またはその同僚は、以前に、マイクロリアクタおよびマイクロリアクタを製造するプロセスを開発し、開示している。それらは、例えば、本出願の譲受人に譲渡された、「マイクロ流体デバイスおよびその製造」と題する米国特許第７００７７０９号明細書に開示されている。開示されたプロセスの最も基本的な特徴が、本出願の図１Ａ〜１Ｄを参照して分かるであろう。
【０００７】
図１Ａにおいて、２枚の基板１０２および１０４が提供される。所望であれば、それより多くの基板を用いてもよい。それらの基板は、基板１０４を通る孔１０８などの、そこを貫通して形成された孔すなわち通路を有する。図１Ｂにおいて、各々の基板について１つずつの、フリット材料の２つの層が、基板上に配置されまたは堆積され、所望の形状に形成されている。フリット材料の層２０４は、基板１０４の表面３０４上に堆積されており、一方で、フリット材料の層２０２は、基板１０２の表面３０２上に堆積されている。層２０４は、薄く平らな層２０４ａに堆積または形成されているのに対し、層２０２は、隆起したリッジまたは壁２０２ｂと薄く平らな層２０２ａとの組合せに堆積または形成されている。図１Ｃにおいて、基板１０４はひっくり返され、それぞれのフリット層２０２，２０４が接触するように、基板１０２上に配置される。
【０００８】
次いで、層２０２，２０４は、基板１０２，１０４と共に、全体のアセンブリが一緒に接着するように、焼結されて、図１Ｄに示されるようなマイクロ流体デバイス１２が得られる。ガラスフリットは、軟化し、流動するか、または少なくとも変形し、ある程度固結して、フリット層２０２，２０４が、図１Ｄに示されるように、緻密になり、一緒に固結される。
【０００９】
その結果、焼結フリット２００、第１の基板１０２、および第２の基板１０４を有してなるマイクロ流体デバイス１２が得られ、焼結フリット２００、第１の基板１０２および第２の基板１０４が一緒に接着されて、焼結フリット２００が第１と第２の基板１０２，１０４の間に少なくとも１つの凹部２５０を画成しているワンピースデバイス１２を形成している。
【００１０】
上述した米国特許第７００７７０９号明細書に開示されているように、基板１０２，１０４は、「ガラス、ガラスセラミック、セラミック、金属、シリコンなどの半導体、および／またはそれらの組合せから選択される材料から製造してよい」。他の材料の基板の使用において、ある程度の進歩がなされてきたが、本出願の発明者等および同僚は、図１Ｄのデバイス１２などのマイクロ流体デバイスを製造するために、主にガラス基板に頼ってきた。そのようなガラス材料の熱伝導率は、一般に、室温で０．９〜１．２Ｗ／ｍ／Ｋの範囲にある。より高い熱伝達能力を達成するために、熱伝導率のより高い代わりの基板材料が一般に望ましい。利用できる様々なセラミック材料の中でも、アルファアルミナが、そのような基板が低コストで市販されており、アルミナは不活性であり化学攻撃に対して強力に耐性であり、空気中において高温で安定しているという両方の理由のために、魅力的である。
【００１１】
アルミナのこれらの魅力的な属性にかかわらず、またセラミックの潜在的な使用の上述した特許における認識にもかかわらず、アルミナを使用したマイクロ流体デバイスをうまく形成することは難しい。これは、一部には、本発明までは、アルミナにＣＴＥが良好に一致し、低い軟化点を有するガラスフリット組成物が、化学的攻撃に過剰に曝されおよび／または焼結の際に失透する傾向にあり、および／または焼結中にアルミナ粒子または構造を完全には湿潤させることができなかったためである。本発明は、概して、これらの欠陥を克服するものである。
【００１２】
本発明は、アルミナ構造または粒子を失透も脱濡れもなく、粘性流動により完全に緻密化できるガラス粉末を提供する。本発明のガラスは、多層ガラス構造を作製し、熱伝導性ガラス複合体を製造するためにうまく使用された。その上、本発明のガラスは、優れた耐薬品性であり、それぞれ、正規化テストＤＩＮ  １２１１６およびＩＳＯ  ６９５の基準にしたがって、クラス１およびＡ１に格付けされている。
【００１３】
上述したように、本発明は、（１）粉末加工処理によって、信頼性があり、堅牢性である密封構造を製造でき；（２）アルミナセラミックと化学的に適合性であり（ガラスを不混和性にしたり失透させたりする反応を生じない）、熱加工処理中に、特にアルミナ粒子または構造に関して、良好な湿潤および流動特徴を有し；（３）一般に不活性であり、ｐＨの両極端で幅広い範囲の腐食性環境に耐性を有し（ファインケミカルの合成のため）；（４）製品の製造および使用温度範囲に亘りシール応力を低くするために、アルミナセラミックに適合する熱膨張特徴を有する；ガラス組成物に関する。
【００１４】
これらの望ましい特徴は、アルミナなどの耐火性材料に関するフリットとして使用するのに適し、かつモルパーセント（モル％）で表して、
２＜Ｂ2Ｏ3＜７モル％、
７５＜ＳｉＯ2＜８０モル％、
３＜Ａｌ2Ｏ3＜５モル％、
２＜ＺｒＯ2＜５モル％、
９＜Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ＜１５モル％、
０＜アルカリ土類＋ランタニド＜１５モル％、
のガラス組成を有し、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3およびＺｒＯ2の総モルパーセントが８２より大きいが８６未満であり、Ｂ2Ｏ3、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ、アルカリ土類およびランタニドの総モルパーセントが１３より大きく１８未満であるジルコニウムおよびアルミナ含有ケイ酸塩ガラスによって提供される。本発明は、この材料、並びにこれからまたはこれにより製造されたフリット、複合体、および流体デバイスに関する。
【００１５】
本発明の材料と併せて一般に有用な、酸化アルミニウム基板または粒子などの基板および／または粒子は、典型的に、５０〜８５×１０-7／℃の範囲、好ましくは５５から８０×１０-7／℃（３００℃）の範囲のＣＴＥを有し、本発明の材料は、これらの値に適合することが望ましく、ガラス材料は、熱膨張がわずかに小さく、そのようなガラスは、所望の範囲の使用温度中ずっとわずかに圧縮状態のままである。
【００１６】
その上、本発明は、以下の組成：
１．  Ｂ2Ｏ3＝３．２±１．１モル％
ＳｉＯ2＝７６．５±１．４モル％
Ａｌ2Ｏ3＝３．１〜４モル％
ＺｒＯ2＝２．９±０．８モル％
Ｎａ2Ｏ＝１４．４±０．５モル％
２．  Ｂ2Ｏ3＝３．２±０．３モル％
ＳｉＯ2＝７６．５±０．７モル％
Ａｌ2Ｏ3＝３．１〜３．４モル％
ＺｒＯ2＝２．９±０．３モル％
Ｎａ2Ｏ＝１４．４±０．４モル％
３．  Ｂ2Ｏ3＝５．３±１．６モル％
ＳｉＯ2＝７６．５±１．４モル％
Ａｌ2Ｏ3＝３．１〜４モル％
ＺｒＯ2＝２．９±０．８モル％
Ｎａ2Ｏ＝１２．３±２．６モル％
を有する、ガラス、およびそれから製造されたフリットに関する。
【００１７】
本発明によるガラス組成物は、結晶化する傾向がないかまたは非常に限られているという点で、フリットに使用するのに適している。さらに、本発明によるガラス組成物は、９００℃未満の、望ましくは８５０℃未満の軟化点を有する。低い軟化点は、いくつかの理由のために極めて望ましい。軟化点がより低い材料は、加工するためのエネルギーをわずかしか必要としないという、環境上と経済的に重要な利点を提供する。さらに、８５０または９００℃未満の軟化点を有する材料は、一般に、標準的な工業用加工設備を使用して、８５０〜９５０℃の範囲の温度で焼結できるのに対し、軟化点が高いと、典型的に、専用設備が必要である。さらにまた、軟化点が低いと、ガラス組成物が適合するであろう材料の範囲が広がる。何故ならば、最高加工温度と全体の加工温度範囲の両方とも減少し、潜在的に適合する材料にとって性能要件が低下するからである。さらにまた、９００℃未満、望ましくはさらには８５０℃未満の軟化温度により、ガラス成分の過剰な拡散とその結果としてのアルミナとの反応を生じないように十分に低いが、ガラスとアルミナとの界面で良好な湿潤と非常に限られた拡散を提供するほど十分に高い焼結温度が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１Ａ〜１Ｄは、組み立てられている過程のマイクロリアクタまたはマイクロ流体デバイスの断面図
【図２】リアクタ内の流体路の一般的な配置が矢印により示されている、押出モノリスのセル内に形成された、別のタイプのマイクロ流体デバイスまたはマイクロリアクタまたは「ミニリアクタ」の平面図、
【図３】リアクタ内の流体路の一般的な配置が矢印により示されている、図２のリアクタの斜視図
【図４】本発明の材料により形成されることが望ましい、栓の位置と機能が分かるであろう、図２および３に示されたタイプのデバイスの断面図
【図５】℃で表された温度の関数としての、表ＩのガラスＩ２と９６％アルミナとの間のｐｐｍで表された熱膨張の不一致をプロットしたグラフ
【図６】ガラス基質によるアルミナ粒子の極めて良好な湿潤を示し、ガラス／粒子界面で１００〜２００μｍの厚さの薄い拡散層を示す、本発明による複合体の研磨され、エッチングされたサンプルの顕微鏡写真
【発明を実施するための形態】
【００１９】
発明の概要に記載されたように、図１Ａ〜１Ｄは、非常に一般的な様式で、基板１０２と１０４の間に挟まれたフリットに基づく壁を有するマイクロ流体デバイスまたはマイクロリアクタの製造の基本工程を表している。図１に示された工程は、より複雑な構造体が得られるように、２枚の基板１０２および１０４だけでなくそれより多くの基板を含むことによる、または図１Ｃにおいて面する表面の両方にフリット壁を形成することによる、などの様々な様式で変更してもよい。単純かまたは複雑であるかにかかわらず、その結果得られたマイクロ流体デバイス１２は、複合体６００を形成する、充填剤が加えられた焼結されたフリットの形態にあってよい、焼結フリット２００、第１の基板１０２および第２の基板１０４を備えた、その焼結されたフリット２００、第１の基板１０２および第２の基板１０４は、互いに接着されて、焼結されたフリット２００が第１と第２の基板１０２，１０４の間に少なくとも１つの凹部２５０を画成しているワンピースデバイス１２を形成している。
【００２０】
図２〜４は、「ミニリアクタ」１２と称されることもある、別のタイプのマイクロリアクタデバイス１２を示している。図２〜４に示されたミニリアクタ１２は、概して、押出体２０内に形成される。押出体２０は、共通方向に沿って延在する多数のセル２２，２４を有し、それらのいくつかは開いたセル２２であり、それらのいくつかは閉じたセル２４である。閉じたセル２４は、多かれ少なかれ個々のまたは連続した栓または栓材料２６により閉じられている。図示した実施の形態において、栓材料２６は、その間に２つの開口３０を有し、各々が入口／出口ポートとして働く。流体通路または流体路３２は、別の１つまたはいくつかに沿うよりも、１つまたはいくつかの閉じたセル２４に最初に沿ってしたがい、そして、図３に矢印により示されたように行ったり来たりする、蛇行路３２の形態で閉じたセル２４内に提供される。図２〜３のものに似た小さなデバイスの一部の詳細断面が、図４に示されている。栓または栓材料２６が、通路の群を外部から閉じるのに用いられ、一方で、これらの群の間の壁が縮められて、流体が、略蛇行した流体路３２に沿って流れることができる。
【００２１】
図２〜４に示されたタイプのデバイス１２において、押出体は、アルファアルミナ（酸化アルミニウム）から形成されることが有益であり、栓または栓材料２６は、本発明のガラスの焼結フリット２００、または図６に介して以下に記載される本発明の複合体６００の形態をとることが都合よいであろう。
【００２２】
同様に、本発明によれば、図１Ａ〜１Ｄに示されたタイプのマイクロリアクタの製造において、３００℃で６８×１０-7／℃のＣＴＥを有するＣＯＯＲＳＴＥＫ  ９６％（米国、コロラド州、ゴールデン所在のＣｏｏｒｓＴｅｋ社）などのアルファアルミナから基板が製造されることが好ましい。したがって、本発明によれば、フリットを製造するのに用いられる所望のガラス材料は、熱膨張が中程度の材料であるべきである。標準的な工業設備での経済的な加工のために、ガラス材料は、９００℃を超えない、望ましくは８５０℃を超えない軟化点を有するべきである。この材料は、完全な緻密化と良好な強度を確実にするために、高い耐結晶化性を有するべきであり、また酸とアルカリに対して、高ければ高いほどよい、高い耐薬品性を有すべきである。本発明によるジルコニウムおよびアルミナ含有ケイ酸塩ガラス組成物は、これらの基準を満たす。
【００２３】
本発明のガラスは、モルパーセント（モル％）で表して、
２＜Ｂ2Ｏ3＜７モル％、
７５＜ＳｉＯ2＜８０モル％、
３＜Ａｌ2Ｏ3＜５モル％、
２＜ＺｒＯ2＜５モル％、
９＜Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ＜１５モル％、
０＜アルカリ土類＋ランタニド＜１５モル％、
の組成を有する。本発明のガラスは、８２より大きいが８６未満である、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3およびＺｒＯ2の総モルパーセント、および１３より大きく１８未満である、Ｂ2Ｏ3、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ、アルカリ土類およびランタニドの総モルパーセントをさらに有する。本発明は、この材料、および複合体を含むフリット、並びにそれから製造された流体デバイスに関する。
【００２４】
本発明に記載されたガラス材料は、シリカ、ホウ酸、か焼アルミナ、ジルコン、およびアルカリ炭酸塩から調製した。混合後、失透性混合物を白金−ロジウム製坩堝に入れて６時間に亘り１６５０℃で誘導電気炉内で溶融した。次いで、溶融したガラスを水中で急冷し、アルミナ製ボールミルを利用して、乾燥条件下で粉砕した。次いで、ボールミル粉砕した粉末を篩い分けし（＜１２５μｍ）、ｄ１０＝８μｍ、；ｄ５０＝７１μｍ；およびｄ９０＝１８５μｍの粒径分布を生成し、アルミナ基板上で粉末を加圧するかまたはフリットペーストを成形することによって、篩い分けした粉末からサンプルを調製した。次いで、これらのサンプルを１時間に亘り９００℃で加熱した。
【００２５】
バルクガラスの耐結晶化性を、軟化点での４８時間に亘る研磨済みバルクサンプルの熱処理によりテストし、その後、手動検査および評点付けを行った。
【００２６】
熱膨張は、ＴＭＡ（熱機械分析）により測定した。熱膨張は、冷却後の校正したビレーム・クーポン(bilame coupons)の曲率の程度と符号にしたがって調節した。シール応力は、光弾性技法によって、室温と高温で調査した。
【００２７】
ガラスの軟化点は、Ｌａｂｉｎｏ法により測定した。生データに＋２５℃の補正を行って、表Ｉの値を得た。これらの値は、軟化点の真の値を表す（繊維伸長により確認した）。６個の比較ガラスＣ１〜Ｃ６および本発明のガラスＩ１とＩ２のデータが示されている。
【表１】
2011505328.tif 000002
【００２８】
化学的耐久性は、ＩＳＯ  １２１１６（酸）、およびＩＳＯ  ６９５（アルカリ）にしたがって、酸またはアルカリ媒質中に浸漬したサンプルの損失質量を測定することによって決定した。
【００２９】
本発明のガラスは、優れた化学的耐久性を有する。そのガラスは、ＤＩＮ  １２１１６のテストで損失が１０ｍｇ／ｄｍ2未満の酸耐久性を有することが望ましく、損失が１ｍｇ／ｄｍ2未満であることがより望ましい。さらにこれらのガラスが、ＩＳＯ  ６９５のテストで損失が１００ｍｇ／ｄｍ2未満のアルカリ耐久性を有することが望ましい、損失が３０ｍｇ／ｄｍ2未満であることがより望ましい。表ＩのガラスＩ２の性能は、実際に、＜０．１ｍｇ／ｄｍ2で、パイレックス（登録商標）７７４０の酸耐久性と等しく、２７ｍｇ／ｄｍ2でそのアルカリ耐久性（１１０ｍｇ／ｄｍ2である）を十分に超えている。組成中の酸化ナトリウムが多量に存在することを除いて、本発明のガラスは、優れた耐酸性（クラス１）および意外なほど並外れた耐アルカリ性（クラスＡ１）を維持する。
【００３０】
ガラス組成中にアルミナと著しいレベルのジルコニア（Ｓｉ＋Ａｌ＋Ｚｒ＞８２％）の存在と共に高レベルのシリカが、おそらく、そのような突出した性能の原因である。酸化ジルコニウムが、酸耐久性を著しく犠牲にせずに、ケイ酸塩における良好な塩基耐久性を与えると認識されている。ガラスの耐アルカリ性の減少が、酸化ジルコニウムが存在しない比較組成Ｃ６で分かる。
【００３１】
高レベルの耐火性酸化物により、典型的な工業設備においてガラスを溶融するのが不可能になり得る。したがって、十分なレベルの融剤成分の存在が、ガラスの良好な溶融性を確実にし、粘度を許容レベルに維持する（すなわち、軟化点を９００℃未満、望ましくは８５０℃未満に維持する）ために、望ましい。この要件を満たすために、ホウ素、ナトリウムおよびカリウムの合成が１３％より多いべきである。しかしながら、過剰な量（１８％を超える）では、ガラスの耐久性が損なわれてしまう。さらに、比較例Ｃ４と比較例Ｃ５との比較から分かるように、ジルコニウムの一部をアルミニウムにより置き換えた場合、ガラス粘度の相当な（望ましい）減少が観察された。アルカリ土類および／またはランタニド元素も、それらの合計が１５％を超えないという条件で、ガラスの粘度を低下させるために都合よく導入してもよい。
【００３２】
他のガラス特性を変えずに、本発明のガラスの熱膨張は、一般に、ナトリウムとホウ素の含有量を変えることによって、調節できる。ガラスの耐久性を確保するために、高レベルのシリカ（７５％を超える）が必要であるが、そのようなレベルでのシリカにより熱膨張が許容できないほど低下してしまうので、シリカは８０％を超えるべきではない。現在好ましいガラス組成Ｉ２のＣＴＥは、室温で約５０ｐｐｍしかずれておらず、使用したアルミナセラミック（ＣＯＯＲＳＴＥＫ  ９６％）のものと実質的に完全に一致している。温度に亘る動的不一致を、突合せシールについて記録した。ｐｐｍで表された結果が、℃で表された温度の関数として図５にグラフ化されている。加熱中の曲線は黒の菱形５０２でプロットされており、一方で、冷却中の曲線は白の正方形５０４でプロットされている。
【００３３】
本発明のガラスのフリットをアルミナ粒子と混合して、熱伝導性ガラス複合体を形成することができる。混合されたアルミナ粉末の焼成中、ガラス基質は、アルミナ粒子の表面を適切に濡らす。界面抵抗の低いガラス複合体を製造するために、このことは重要な特徴である。ガラス／粒子界面に１００〜２００ｎｍの薄い拡散層が実際に形成される。この拡散層は、希釈したフッ化水素酸溶液によって研磨サンプルをエッチングした後の顕微鏡写真に観察されるであろう。図６は、本発明の複合体６００のそのようなエッチングされた研磨サンプルのコントラストが強調された顕微鏡写真である。アルミナ６０２の粒子が、ガラス基質６０４中に十分に埋め込まれているのが見える。粒子６０２がガラスによって十分に濡らされていることが、粒子６０２と基質６０４との間の拡散層６０６の極度の均一性（厚さ）および極度の薄さから分かるであろう。
【００３４】
図６の顕微鏡写真に示されたもののような充填ガラス複合体を製造し、２．２Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率が測定された。この複合体について、ガラスフリットに３０体積％のアルミナ粒子（１５０メッシュ）を加えた。そのような充填フリットにより製造したアルミナ製マイクロリアクタの全体の熱伝達率は、約７００Ｗ／ｍ2・Ｋから約１４００Ｗ／ｍ2・Ｋまで、同等のガラスデバイス構成部材と比較して２倍に増加した。本発明は、そのような複合体、および本発明のガラスまたは複合体から構成されたマイクロ流体デバイスにも関する。
【００３５】
本発明を、限られた数の実施の形態に関して記載してきたが、この開示の恩恵を受けた当業者には、ここに開示された本発明の範囲から逸脱しない他の実施の形態も考えられることが認識されよう。したがって、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によってのみ制限されるべきである。
【符号の説明】
【００３６】
１２    マイクロ流体デバイス
２０    押出体
２２，２４    セル
２６    栓材料
３０    開口
１０２，１０４    基板
２００    焼結フリット
６０２    粒子
６０４    基質
６０６    拡散層
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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