Material Mechanics of Quantum Supremacy Governing Complex Fracture Phenomena

• Project/Area Number: 24H00032
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Broad Section C
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 平方 寛之 京都大学, 工学研究科, 教授 (40362454)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中村 篤智 大阪大学, 大学院基礎工学研究科, 教授 (20419675) ; 嶋田 隆広 京都大学, 工学研究科, 教授 (20534259)
• Project Period (FY): 2024-04-01 – 2029-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥204,620,000 (Direct Cost: ¥157,400,000、Indirect Cost: ¥47,220,000); Fiscal Year 2025: ¥45,110,000 (Direct Cost: ¥34,700,000、Indirect Cost: ¥10,410,000); Fiscal Year 2024: ¥52,130,000 (Direct Cost: ¥40,100,000、Indirect Cost: ¥12,030,000)
• Keywords: 機械工学 / 材料力学 / 複雑破壊 / 量子力学

Outline of Research at the Start

材料に余剰な電子/ホールを強制的に注入すると、量子的効果によって材料が本来持ちえない強度特性を獲得する。この効果は構造欠陥に敏感な複雑破壊現象（き裂による破壊、塑性変形、クリープ・疲労など）において顕著に現れ、材料強度を飛躍的に変化させる（材料強度の量子超越性）。本研究では、構造欠陥（力学場）と電子/ホール分布を制御した試験片に対する複雑破壊強度実験を行い、構造が生み出す力学場と量子的強化効果の重畳作用を電子応力の観点から解析する。これにより、実際の機械構造物において問題となる複雑破壊現象を劇的に向上させる量子超越性の起源を解明し、それらを支配する普遍的な学理を構築する。