準静的破壊における破壊発光の研究

• 研究課題/領域番号: 10740197
• 研究種目: 奨励研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 物性一般(含基礎論)
• 研究機関: 兵庫大学
• 研究代表者: 湯瀬 晶文 兵庫大学, 経済情報学部, 助手 (70301661)
• 研究期間 (年度): 1998 – 1999
• 研究課題ステータス: 完了 (1999年度)
• 配分額: 2,000千円 (直接経費: 2,000千円); 1999年度: 600千円 (直接経費: 600千円); 1998年度: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円)
• キーワード: 準静的破壊 / 破壊発光 / 非線形・非平衡 / ハンドギャップ

研究概要

破壊の動力学と統計法則の理解・解明は、今や多くの分野において急務の課題となっており、数多くの研究がなされている。しかしながら、破壊に関係する諸現象は身近な現象であるにもかかわらず、「なぜ破壊が進むのか?」という極めてシンプルな疑問にさえ正確に答えることはできないのが現状である。
この問題に対して、破壊現象の理解・解明を困難にしていると考えられる原因のひとつに注目した。破壊現象は極めて強い非線形かつ非平衡な不可逆過程であるため、この現象によって物質が発光する可能性が考えられる。これに準静的な破壊を利用することによって破壊に伴う発光(破壊発光)の測定を可能にすることを試みた。
破壊発光を前提とした準静的破壊のための実験系を作成し、発光を観測しやすい透明材料であり弾性的材料でもある板状ガラスを破壊試料として実験を行ったが発光は確認できなかった。撮像素子としてCCD、冷却CCD、光電子増倍管を用いて測定しており、感度的に十分な領域を測定していると考えられる。このため、標準的なガラスでは発光しても可視光領域ではない可能性が示唆される。
バンドギャップなどを考慮すると可視光による発光を示す可能性が高いと考えられる単結晶シリコン(LSI用単結晶シリコンウェハー)を破壊試料にした実験を行ったが発光は確認できなかった。シリコンではその価格と加工の困難さからくる要因によりガラスほど十分な実験を行えなかったため、補助事業の実施期間終了後も新規に材料を入手し、開口をより大きくとれるよう実験系に改良を加えて本研究を継続する計画である。
破壊発光の研究に伴う亀裂先端の測定により、準静的破壊においては破壊条件に応じて亀裂先端がその位置を変化させることが明らかになった。このことは準静的破壊に予測可能性があることを示唆している。