2018 Fiscal Year Annual Research Report
Interface Fracture in Dissimilar Nanostructures Induced by Ultrafast Laser Irradiation
| Project/Area Number |
18F18067
|
|---|
| Research Institution | Kyoto 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
|
| 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。まず2次元材料であるグラフェーンに関する分子動力学解析を行って、損傷発生の機構を明らかにした。さらに、分子動力学法によって単結晶銅に対する超高速ひずみ負荷シミュレーションを行い、瞬間的な結晶構造の変化およびその緩和過程における粒界や双晶境界の発生を見出すとともに、そのメカニズムについて考察を加えている。また、前年からの継続研究として、2次元材料ののカーリング研究にも取り組んだ。これらは、すでに国際研究誌に掲載されている。これらを損傷ととらえる従来の発想から、それらを意図的に配置して微細な（ナノメートル・スケール）結晶粒材料を作る方法へのアイデアを得ている。一方、ナノメートル材料実験のための試験片加工技術およびハンドリング技術習得に取り組んでいる。さらに、当研究室スタッフの協力の下に走査型電子顕微鏡その場負荷観察試験装置による損傷・破壊実験に関する予備実験を行った。高速負荷およびその観察には困難があることが判明し、スタッフの協力の下に装置改良に取り組んでいる。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
原子レベルおよび連続体レベルの数値シミュレーションについては、想定以上の進展が得られている。とくに、分子動力学シミュレーション結果を急速ひずみ負荷による局部的な不安定性の解析と総合することにより、大きな前進があった。一方、電子顕微鏡内のその場破壊実験については、基本的な装置操作技術はマスターしつつあり、予備的実験を行った。ただし、急速な破壊については、試験部空間の制限等によって大きな困難があることが判明しつつある。装置に工夫を試みて改良実験法の開発を行っている。
|
| Strategy for Future Research Activity |
数値シミュレーションに関しては、対象材料を広げて、微細内部構造を有する金属材料の原子レベルシミュレーションを行う。実験に関しては、観察法についての改良を継続する。また、改良が上手くゆかないことも想定して、条件を緩和した破壊力学実験を行い、同条件における連続体・原子レベルシミュレーションとの比較によって、解析の信頼度を確認することを考えている。すなわち、当初の計画に加えて、両法を総合しながら研究を進める道も模索する。
|
