ナノメートル厚さのAl2O3薄膜の弾性率の直接測定

2013 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 25420704
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 香川 豊 東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (50152591)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: コーティング

Research Abstract

(1) 厚さが5nm~100nm程度の自立状態にあ るAl2O3 薄膜チューブの作製 をAtomic Layer Deposition (ALD)法を用いて行うこと ができた。炭素繊維上にコーティングするAl2O3の厚さを制御するこ とにより、炭素繊維を酸化除去して得られるチューブの厚さを制御することができた。この際、表面状態の滑らかな高強度型の炭素繊維が 表面滑らかで、均一な厚さを持つチューブを作製するために最適であることが確認された。
(2) 製造時コーティング表面及び得られたチューブなどのAFM測定やXPSによる元素分析及びチューブ破断面の高分解能SEM観察を行井、自立チューブとして弾性率を測定するための試験片として利用できることを確認した。また、チューブ の厚さを均一にするための加熱条件も検討し、最適な値と思われる条件を決定できた。
(3) 弾性率を求めるためのナノ厚さを持つチューブの作製手順を決定することができ、弾性率の測定に取りか かることができた。また、弾性率を求める際に必要な解析手法の検討にも着手することができた。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

研究実績に記載した項目は当初予定されていたものであり、ほほ達成できた。得られた値の妥当性検証には更に実 験の積み増しが必要であることを考慮し、おおむね順調に進展していると判断した。関連分野の学会(10th PACRIM 会議)での情報収集も行い、国際的にも新規性のあ ることは確認しており、学会発表は行えるレ ベルには達しており、次年度に行う予定である。

Strategy for Future Research Activity

本年度に得られたAl2O3ナノチューブの材料学的な評価を引き続き行う。片持ち梁法により自 立チューブを構成するAl2O3 の弾性率を、チューブの径、厚さ及び自重たわみから求めるための実験技術を確立する。この際、チューブの支持台 への接着方法や、最適なチューブの長さ等を検討する予定である。
また、弾性率が既知で10μm 程度の直径を持つ多結晶 Al2O3 繊維を用いて測定方法の妥当性を検証することを引き続き行う。 自立チューブの膜厚さ、チューブ長さをパラメータに取り、連続体力学の解析を利用し、自立チューブの 弾性率を求めることを試みる。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

出張旅費が当初予定より少額ですんだ。また、研究が順調のため外部への依頼が不必要となり謝金が発生しなかった。
今回の研究では、材料の弾性率という物質固有の性質に依存する値の測定が重要である。物質固有の性質であるが 故に、得られたデータ及びデータの解釈には細心の注意が必要である。再現性のある値を得るためには、更なる実験を積み重ねてから発表 することが好ましいと考え、発表を先送りすることにした。次年度使用額は謝金と学会発表に用いる予定である。