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Interface Fracture in Dissimilar Nanostructures Induced by Ultrafast Laser Irradiation

Research Project

Project/Area Number 18F18067
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section外国
Research Field Materials/Mechanics of materials
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

北村 隆行  京都大学, 工学研究科, 教授 (20169882)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) XIONG QILIN  京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 外国人特別研究員
Project Period (FY) 2018-07-25 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Keywords破壊 / レーザー照射 / ナノ構造体
Outline of Annual Research Achievements

レーザー照射による局部急速加熱を用いた微小部材の精密な加工が行われている。その際、大きな熱勾配によって生じる圧縮応力波が、部材の破壊や局部損傷を引き起こすことがある。昨年度の簡単な構造の2次元材料(グラフェーン)のシミュレーションによる衝撃損傷発生の原子レベル機構解析結果を参考にして、単結晶銅に対する超高速ひずみ負荷下における微視構造変化について本格的な解析を実施した。キャビティ等のナノスケールの欠陥生成過程や粒界の発生・消滅過程やそれらの分布および結晶構造の変化を時間を追って丁寧に追跡するとともに、その緩和過程を含む材料全体の損傷メカニズムとメカニックスを明らかにすることができた。さらに、皮膜の存在による変形拘束効果の解明にも取り組んでおり、前年までの研究と合わせて、体系的な成果を得てきている。本年度の国際研究誌に掲載された論文は3報であり、この他に2報を投稿中である。来日前からの当研究グループとの共同研究を合わせて、損傷メカニズムの詳細を明らかにすることができ、微細な(ナノメートル・スケール)結晶粒材料を作りだす考え方が深まった。一方、ナノメートル材料の強度に関する詳細実験については、電子顕微鏡その場負荷観察試験装置による損傷・破壊実験に関する実験を行って結果を得ている。ただし、高速負荷およびその観察に大きな困難があるため、成果は基礎的段階に留まっており、今後も共同研究を継続するための装置改良を進めている。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • Research Products

    (6 results)

All 2019 2018

All Journal Article (6 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results,  Peer Reviewed: 6 results)

  • [Journal Article] Transient Phase Transitions in Single-Crystal Coppers under Ultrafast Lasers Induced Shock Compression: A Molecular Dynamics Study2019

    • Author(s)
      Qilin Xiong, Takayuki Kitamura and Zhenhuan Li
    • Journal Title

      Journal of Applied Physics

      Volume: 125 Issue: 19 Pages: 194302-194302

    • DOI

      10.1063/1.5088371

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Thermomechanical Responses in Metal Films under Mechanical Shock: A Molecular Dynamics Study2019

    • Author(s)
      Qilin Xiong, Takayuki Kitamura and Zhenhuan Li
    • Journal Title

      UTHS Journal of Thermal Stresses

      Volume: 42(10) Issue: 10 Pages: 1330-1337

    • DOI

      10.1080/01495739.2019.1647123

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Cylindrical Voids Induced Deformation Response of Single Crystal Coppers during Low-Speed Shock Compressions: A Molecular Dynamics Study2019

    • Author(s)
      Qilin Xiong, Takayuki Kitamura and Zhenhuan Li
    • Journal Title

      Mechanics of Materials

      Volume: 138 Pages: 103167-103167

    • DOI

      10.1016/j.mechmat.2019.103167

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Nanocrystallization in Single-Crystal Copper under Laser Shock Compression: A Molecular Dynamic Study2019

    • Author(s)
      Qi-lin Xiong, Takayuki Kitamura and Zhenhuan Li
    • Journal Title

      Materials Science and Engineering, A

      Volume: 752 Pages: 115-127

    • DOI

      10.1016/j.msea.2019.02.086

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Thermal Damage and Ablation Behaviors of Graphene Induced by Ultrafast Laser Irradiation2018

    • Author(s)
      Qi-lin Xiong, Zhen-dong Sha, Qiong-Xiang Pei, Takayuki Kitamura and Zhen-huan Li
    • Journal Title

      Journal of Thermal Stresses

      Volume: 41 Issue: 9 Pages: 1-16

    • DOI

      10.1080/01495739.2018.1461040

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Spontaneous Curling of Freestanding Janus Monolayer Transition-Metal Dichalcogenides2018

    • Author(s)
      Qi-lin Xiong, Jianli Zhou, Jin Zhang, Takayuki Kitamura and Zhen-huan Li
    • Journal Title

      Physical Chemistry Chemical Physics

      Volume: 15;20 Issue: 32 Pages: 20988-20995

    • DOI

      10.1039/c8cp02011f

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2018-07-26   Modified: 2024-03-26  

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