Ultra-high toughness of glass realized by interface-induced ductility induced from hetero-interface

• Project/Area Number: 24K21227
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 26:Materials engineering and related fields
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: 篠崎 健二 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (10723489)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 渕上 輝顕 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (20756704) ; 清水 雅弘 京都大学, 工学研究科, 助教 (60704757)
• Project Period (FY): 2024-06-28 – 2028-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥26,000,000 (Direct Cost: ¥20,000,000、Indirect Cost: ¥6,000,000); Fiscal Year 2027: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000); Fiscal Year 2026: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000); Fiscal Year 2025: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000); Fiscal Year 2024: ¥15,340,000 (Direct Cost: ¥11,800,000、Indirect Cost: ¥3,540,000)
• Keywords: ガラス / ナノ力学 / 異材界面 / 延性賦与 / ナノ粒子

Outline of Research at the Start

ガラスの脆さはガラス材料の究極の課題といえる。ガラスがほぼ純粋な弾性体として振る舞うため亀裂先端に巨大な応力場を生じるためであるから、ガラスに延性を賦与すれば亀裂先端での応力集中が緩和され、破壊応力が向上する。申請研究では新しいメカニズムに基づく延性変形性付与に取り組む。材料設計、合成プロセス開発、力学特性評価、微構造観察、シミュレーションを組合せ、異質な界面に駆動されるガラスの延性変形に挑戦し、世界に先駆けた革新的な材料コンセプトを提案する。その材料設計の新しい学理を探求し、適切な界面を形成する粒子をガラス中に分散させるだけでガラスに延性を賦与し、飛躍的な破壊靭性向上の実現を目指す。