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セラミックスのメソスケール破壊特性の評価法確立と微構造因子との相関解明

研究課題

研究課題/領域番号 17H01319
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 無機材料・物性
研究機関横浜国立大学

研究代表者

多々見 純一  横浜国立大学, 大学院環境情報研究院, 教授 (30303085)

研究分担者 中野 裕美  豊橋技術科学大学, 教育研究基盤センター, 教授 (00319500)
伊藤 暁彦  横浜国立大学, 大学院環境情報研究院, 准教授 (20451635)
高橋 拓実  地方独立行政法人神奈川県立産業技術総合研究所, 「革新的高信頼性セラミックス創製」プロジェクト, 研究員(任期無) (30715991)
飯島 志行  横浜国立大学, 大学院環境情報研究院, 准教授 (70513745)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
45,890千円 (直接経費: 35,300千円、間接経費: 10,590千円)
2019年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
2018年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
2017年度: 34,060千円 (直接経費: 26,200千円、間接経費: 7,860千円)
キーワードセラミックス / 破壊 / メソスケール / 強度 / 破壊靱性 / 塑性変形
研究成果の概要

本研究は、セラミックスの破壊を支配するメソスケール破壊特性の評価法確立と微構造因子との相関解明、および、これを活用した高信頼性材料の設計と創製を目的として研究を行った。マイクロカンチレバー試験片を用いた曲げ試験をシリコン、炭化ケイ素、ダイヤモンド、窒化ケイ素、チタン酸バリウム、ガラス等に適用し、ナノスケールの構造の変化がメソスケールの破壊特性に影響を及ぼすことを定量的に示すことができた。得られた多くの知見は従来の手法では実測できなかったものであり、環境エネルギー分野や安心安全な社会を支える材料の研究開発に有効な情報を得ることができた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

マイクロカンチレバー試験片を用いたセラミックスのメソスケール破壊特性評価法により、材料の破壊の支配因子であるにも関わらずブラックボックスとしてきたメソスケールの強度や疲労特性などの破壊特性を測定したい場所に対してピンポイントで定量的に実測することができ、セラミックスの破壊現象の理解と、これに基づく高信頼性材料の社会実装を大幅に推進することができた。また、ここで得られた成果は破壊現象の理解に基づく高信頼性設計による各種セラミックスの社会実装に大きく貢献するとともに、多岐にわたる学術分野への波及も期待される。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (41件)

すべて 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (31件) (うち国際学会 18件、 招待講演 12件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] Guangdong University of Technology(中国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] Guangdong University of Technology(中国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Seoul(韓国)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Dislocation-controlled microscopic mechanical phenomena in single crystal silicon under bending stress at room temperature2020

    • 著者名/発表者名
      Yamaguchi Hiroshi、Tatami Junichi、Yahagi Tsukaho、Nakano Hiromi、Iijima Motoyuki、Takahashi Takuma、Kondo Toshiyuki
    • 雑誌名

      Journal of Materials Science

      巻: 55 号: 17 ページ: 7359-7372

    • DOI

      10.1007/s10853-020-04528-3

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Relationship between bending strength of bulk porous silicon carbide ceramics and grain boundary strength measured using microcantilever beam specimens2020

    • 著者名/発表者名
      Tatami Junichi、Imoto Yumi、Yahagi Tsukaho、Takahashi Takuma、Iijima Motoyuki
    • 雑誌名

      Journal of the European Ceramic Society

      巻: 40 号: 7 ページ: 2634-2641

    • DOI

      10.1016/j.jeurceramsoc.2019.12.029

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Measurement of mechanical properties of BaTiO<sub>3</sub> layer in multi-layered ceramic capacitor using a microcantilever beam specimen2019

    • 著者名/発表者名
      YAMAGUCHI Hiroshi、TATAMI Junichi、IIJIMA Motoyuki
    • 雑誌名

      Journal of the Ceramic Society of Japan

      巻: 127 号: 6 ページ: 335-338

    • DOI

      10.2109/jcersj2.19030

    • NAID

      130007658173

    • ISSN
      1348-6535, 1882-0743
    • 年月日
      2019-06-01
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Measurement of mechanical properties of BaTiO3 layer in multilayered ceramic capacitor using a microcantilever beam specimen2019

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Yamaguchi, Junichi Tatami, Motoyuki Iijima
    • 雑誌名

      Journal of the Ceramic Society of Japan

      巻: 127

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Degradation evaluation of Si 3 N 4 ceramic surface layer in contact with molten Al using microcantilever beam specimens2017

    • 著者名/発表者名
      Fujita Saho、Tatami Junichi、Yahagi Tsukaho、Takahashi Takuma、Iijima Motoyuki
    • 雑誌名

      Journal of the European Ceramic Society

      巻: 37 号: 14 ページ: 4351-4356

    • DOI

      10.1016/j.jeurceramsoc.2017.01.016

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] マイクロカンチレバー試験片を用いて測定されるシリカガラスの水中高強度化2020

    • 著者名/発表者名
      宇田充伸、多々見純一、飯島志行、高橋拓実
    • 学会等名
      日本セラミックス協会2020年年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Mechanical properties of SiC measured using microcantilever beam specimens2019

    • 著者名/発表者名
      Junichi Tatami, Yumi Imoto, Tsukaho Yahagi, Takuma Takahashi, Motoyuki Iijima
    • 学会等名
      Engineering Ceramics 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Mesoscale characterization of mechanical properties of ceramics using microcantilever beam specimens2019

    • 著者名/発表者名
      Junichi Tatami, Tsukaho Yahagi, Takuma Takahashi, Motoyuki Iijima
    • 学会等名
      CICC-11
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Measurement of mechanical properties of SiC coating using microcantilever beam specimens2019

    • 著者名/発表者名
      Junichi Tatami, Yumi Imoto, Akihiko Ito, Motoyuki Iijima, Tsukaho Yahagi, Takuma Takahashi
    • 学会等名
      GFMAT-2 and Bio-4
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 単結晶シリコンの微粒子スケールでの強度と変形2019

    • 著者名/発表者名
      多々見純一 、山口拓志、中野裕美、飯島志行、矢矧束穂、高橋拓実
    • 学会等名
      粉体工学会第54回技術討論会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Mechanical properties of single crystal BaTiO3measured using microcantilever beam specimens2019

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Yamaguchi, Junichi Tatami, Motoyuki Iijima
    • 学会等名
      PACRIM13
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Mechanical properties of single crystal, bicrystal and amorphous SiC measured using microcantilever beam specimens2019

    • 著者名/発表者名
      Junichi Tatami, Yumi Imoto, Hiroshi Yamaguchi, Hiromi Nakano, Tsukaho Yahagi, Takuma Takahashi, Motoyuki Iijima
    • 学会等名
      PACRIM13
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Mechanical properties of silicon carbide in mesoscale measured by bending using microcantilever beam specimens2019

    • 著者名/発表者名
      Junichi Tatami, Yumi Imoto, Tsukaho Yahagi, Takuma Takahashi, Motoyuki Iij
    • 学会等名
      MRM2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Mechanical properties of single crystal BaTiO3 measured using microcantilever beam specimen2019

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Yamaguchi, Junichi Tatami, Motoyuki Iijima
    • 学会等名
      MRM2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] マイクロカンチレバー試験片を用いて測定した単結晶BaTiO3の機械的特性2019

    • 著者名/発表者名
      山口拓志、多々見純一、飯島志行
    • 学会等名
      第14回セラミックフェスタin神奈川
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Mechanical properties of single crystal silicon and diamond measured using Microcantilever beam specimens2019

    • 著者名/発表者名
      山口拓志、多々見純一、高橋拓実、飯島志行、矢矧束穂、中野裕美
    • 学会等名
      ICACC2019
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Mechanical properties of SiC measured using microcantilever beam specimens2019

    • 著者名/発表者名
      多々見純一、井本有美、飯島志行、髙橋拓実、矢矧束穂
    • 学会等名
      Engineering Ceramics 2019
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Mesoscale characterization of mechanical properties of ceramics using microcantilever beam specimens2019

    • 著者名/発表者名
      多々見純一
    • 学会等名
      CICC-11
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] マイクロカンチレバー試験片の曲げ試験で測定された単結晶シリコンの強度の寸法効果及び降状現象2018

    • 著者名/発表者名
      山口拓志、多々見純一、飯島志行、高橋拓実、矢矧束穂、近藤敏之
    • 学会等名
      日本セラミックス協会第31回秋季シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] マイクロカンチレバー試験片を用いた部材局所領域の機械的特性評価2018

    • 著者名/発表者名
      多々見純一、飯島志行、矢矧束穂、高橋拓実
    • 学会等名
      第38回エレクトロセラミックス研究討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Grain boundary strength in porous SiC ceramics measured using microcantilever beam specimens2018

    • 著者名/発表者名
      多々見純一、井本有美、飯島志行、高橋拓実、矢矧束穂
    • 学会等名
      ICC7
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Mechanical properties of single crystal silicon measured by microcantilever method2018

    • 著者名/発表者名
      山口拓志、多々見純一、飯島志行、矢矧束穂
    • 学会等名
      ICCCI2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Measurement of grain boundary strengths of porous SiC by microcantilever beam technique2018

    • 著者名/発表者名
      井本有美、多々見純一、飯島志行、高橋拓実、矢矧束穂、堀内崇弘、横内正洋、近藤敏之
    • 学会等名
      ICCCI2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Degradation Evaluation of Si3N4; Ceramic Surface Corroded by Molten Aluminum Using Microcantilever Beam Specimens,2018

    • 著者名/発表者名
      多々見純一、藤田紗帆、飯島志行、矢矧束穂、高橋拓実
    • 学会等名
      ISHOC2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Measurement of grain boundary strength of the neck in porous SiC Ceramics using microcantilever beam specimens2018

    • 著者名/発表者名
      多々見純一、井本有美、飯島志行、矢矧束穂、高橋拓実
    • 学会等名
      ICACC2018
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] マイクロカンチレバー試験片を用いたセラミックスの強度および破壊靭性のメソスケール測定2018

    • 著者名/発表者名
      多々見純一、高橋拓実、飯島志行、矢矧束穂
    • 学会等名
      第56回セラミックス基礎科学討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] マイクロカンチレバー法で測定した単結晶シリコンの機械的特性2018

    • 著者名/発表者名
      山口拓志、多々見純一、飯島志行、矢矧束穂
    • 学会等名
      日本セラミックス協会2018年年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] マイクロカンチレバー法による破壊特性評価2018

    • 著者名/発表者名
      多々見純一
    • 学会等名
      熱処理技術セミナー
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Bending strength and fracture toughness of Si3N4 ceramic surface in contact with molten aluminum measured using microcantilever beam specimens2017

    • 著者名/発表者名
      多々見純一、藤田紗帆、矢矧束穂、高橋拓実、飯島志行
    • 学会等名
      1.PacRIM12
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Local mechanical properties of advanced structural ceramics measured using microcantilever beam specimens2017

    • 著者名/発表者名
      多々見純一
    • 学会等名
      7.ECerS2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Relationship between strengths of a neck and a bulk body of porous SiC2017

    • 著者名/発表者名
      井本有美、多々見純一、飯島志行、高橋拓実、矢矧束穂
    • 学会等名
      ISNT2017 & ISSNOX5
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 多孔質SiCの粒子間接合部の強度とバルク体強度の関係2017

    • 著者名/発表者名
      井本有美、多々見純一、飯島志行、高橋拓実、矢矧束穂
    • 学会等名
      粉体工学会春季研究発表会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 多孔質SiCの粒界強度とバルク体強度の関係2017

    • 著者名/発表者名
      井本有美、多々見純一、飯島志行、矢矧束穂、高橋拓実、堀内崇弘、横内正洋、近藤敏之
    • 学会等名
      日本セラミックス協会関東支部研究発表会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 溶融アルミニウムと接触した窒化ケイ素セラミックス表面のメソスケール破壊特性評価2017

    • 著者名/発表者名
      多々見純一、藤田紗帆、矢矧束穂、高橋拓実、飯島志行
    • 学会等名
      第30回日本セラミックス協会秋季シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] マイクロカンチレバー法で測定した多孔質SiCの粒界強度2017

    • 著者名/発表者名
      井本有美、多々見純一、飯島志行、矢矧束穂、高橋拓実、堀内崇弘、横内正洋、近藤敏之
    • 学会等名
      第30回日本セラミックス協会秋季シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] マイクロカンチレバー法による部材局所領域の破壊特性評価2017

    • 著者名/発表者名
      多々見純一
    • 学会等名
      神奈川県ものづくり技術交流会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [備考] 横浜国立大学 多々見・飯島研究室

    • URL

      http://ceramics.ynu.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2017 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://ceramics.ynu.ac.jp

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

URL: 

公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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