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超高速レーザー照射による異材ナノ構造体における界面破壊

研究課題

研究課題/領域番号 18F18067
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分外国
研究分野 機械材料・材料力学
研究機関京都大学

研究代表者

北村 隆行  京都大学, 工学研究科, 教授 (20169882)

研究分担者 XIONG QILIN  京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2018-07-25 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
2019年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2018年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
キーワード破壊 / レーザー照射 / ナノ構造体
研究実績の概要

レーザー照射による局部急速加熱を用いた微小部材の精密な加工が行われている。その際、大きな熱勾配によって生じる圧縮応力波が、部材の破壊や局部損傷を引き起こすことがある。昨年度の簡単な構造の2次元材料(グラフェーン)のシミュレーションによる衝撃損傷発生の原子レベル機構解析結果を参考にして、単結晶銅に対する超高速ひずみ負荷下における微視構造変化について本格的な解析を実施した。キャビティ等のナノスケールの欠陥生成過程や粒界の発生・消滅過程やそれらの分布および結晶構造の変化を時間を追って丁寧に追跡するとともに、その緩和過程を含む材料全体の損傷メカニズムとメカニックスを明らかにすることができた。さらに、皮膜の存在による変形拘束効果の解明にも取り組んでおり、前年までの研究と合わせて、体系的な成果を得てきている。本年度の国際研究誌に掲載された論文は3報であり、この他に2報を投稿中である。来日前からの当研究グループとの共同研究を合わせて、損傷メカニズムの詳細を明らかにすることができ、微細な(ナノメートル・スケール)結晶粒材料を作りだす考え方が深まった。一方、ナノメートル材料の強度に関する詳細実験については、電子顕微鏡その場負荷観察試験装置による損傷・破壊実験に関する実験を行って結果を得ている。ただし、高速負荷およびその観察に大きな困難があるため、成果は基礎的段階に留まっており、今後も共同研究を継続するための装置改良を進めている。

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (6件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 6件、 査読あり 6件)

  • [雑誌論文] Transient Phase Transitions in Single-Crystal Coppers under Ultrafast Lasers Induced Shock Compression: A Molecular Dynamics Study2019

    • 著者名/発表者名
      Qilin Xiong, Takayuki Kitamura and Zhenhuan Li
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 125 号: 19 ページ: 194302-194302

    • DOI

      10.1063/1.5088371

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Thermomechanical Responses in Metal Films under Mechanical Shock: A Molecular Dynamics Study2019

    • 著者名/発表者名
      Qilin Xiong, Takayuki Kitamura and Zhenhuan Li
    • 雑誌名

      UTHS Journal of Thermal Stresses

      巻: 42(10) 号: 10 ページ: 1330-1337

    • DOI

      10.1080/01495739.2019.1647123

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Cylindrical Voids Induced Deformation Response of Single Crystal Coppers during Low-Speed Shock Compressions: A Molecular Dynamics Study2019

    • 著者名/発表者名
      Qilin Xiong, Takayuki Kitamura and Zhenhuan Li
    • 雑誌名

      Mechanics of Materials

      巻: 138 ページ: 103167-103167

    • DOI

      10.1016/j.mechmat.2019.103167

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Nanocrystallization in Single-Crystal Copper under Laser Shock Compression: A Molecular Dynamic Study2019

    • 著者名/発表者名
      Qi-lin Xiong, Takayuki Kitamura and Zhenhuan Li
    • 雑誌名

      Materials Science and Engineering, A

      巻: 752 ページ: 115-127

    • DOI

      10.1016/j.msea.2019.02.086

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Thermal Damage and Ablation Behaviors of Graphene Induced by Ultrafast Laser Irradiation2018

    • 著者名/発表者名
      Qi-lin Xiong, Zhen-dong Sha, Qiong-Xiang Pei, Takayuki Kitamura and Zhen-huan Li
    • 雑誌名

      Journal of Thermal Stresses

      巻: 41 号: 9 ページ: 1-16

    • DOI

      10.1080/01495739.2018.1461040

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Spontaneous Curling of Freestanding Janus Monolayer Transition-Metal Dichalcogenides2018

    • 著者名/発表者名
      Qi-lin Xiong, Jianli Zhou, Jin Zhang, Takayuki Kitamura and Zhen-huan Li
    • 雑誌名

      Physical Chemistry Chemical Physics

      巻: 15;20 号: 32 ページ: 20988-20995

    • DOI

      10.1039/c8cp02011f

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著

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公開日: 2018-07-26   更新日: 2024-03-26  

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