き裂先端での応力集中を緩和し強靭化するガラスの不均質構造設計

• 研究領域: 柔と剛の不均質構造が拓く超越材料設計学
• 研究課題/領域番号: 24H00845
• 研究種目: 学術変革領域研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 学術変革領域研究区分(Ⅱ)
• 研究機関: 国立研究開発法人産業技術総合研究所
• 研究代表者: 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)
• 研究分担者: 柴沼 一樹 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (30611826)
• 研究期間 (年度): 2024-04-01 – 2027-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2025年度)
• 配分額: 47,320千円 (直接経費: 36,400千円、間接経費: 10,920千円); 2025年度: 7,800千円 (直接経費: 6,000千円、間接経費: 1,800千円); 2024年度: 19,760千円 (直接経費: 15,200千円、間接経費: 4,560千円)
• キーワード: ガラス / 不均質構造材料 / 材料強度 / ナノ力学 / ナノ構造 / 超越材料

研究開始時の研究の概要

ガラスは典型的な脆性材料である。微構造を形成しても最も脆い経路で破壊するので、できるだけ欠点なく均質に作るか、き裂の経路が極端に大きくなるような針状結晶等の分散が研究されてきた。本研究では、従来アプローチとは一線を画し、ナノスケールで硬く強いガラス相に柔らかい相の不均質を導入することで強靭ガラスを実現する。特に、申請研究では、(1) 不均質構造の破壊過程観察、(2) 系統的に物性や不均質構造のサイズを変えた材料の力学特性評価を行う。得られた知見を総括班とともにモデル化し、次の材料合成にフィードバックを繰り返しながら、脆性材料のき裂先端における材料学理を構築する。