| 研究課題/領域番号 |
22K03825
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分18010:材料力学および機械材料関連
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| 研究機関 | 名古屋工業大学 |
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研究代表者 |
泉 隼人 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (90578337)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2024年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2023年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2022年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
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| キーワード | フレキシブルデバイス / 曲げ疲労試験 / 曲げ耐久性能 / フレキシブルプリント回路基板 / 銅配線 / 電子顕微鏡観察 / フレキシブルエレクトロニクス / 印刷配線 / スクリーン印刷 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は、構造物の信頼性を保証するための機械工学的方法論をフレキシブルデバイスの評価に取入れ、すなわち極限的変形状態に至る間の動作特性を把握し、さらに複数の変形レベルにおける繰返し負荷に対する特性の変化を統合することで、視覚的かつ定量的な動作信頼性保証を可能とする、新しい評価体系の構築を目的とする。このため「完全二つ折り」を実現する疲労試験装置を開発し、PENフィルム基板にスクリーン印刷した銀ナノ粒子インク配線を試験片として性能低下特性を実験的に評価する。また印刷配線の物理的劣化状況を電子顕微鏡観察して、観察情報と疲労による破壊過程を関連付け、疲労寿命予測の工学的応用を試みる。
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| 研究実績の概要 |
前年度に試作した曲げ疲労試験機を用いて、フレキシブルプリント回路基板を対象に、曲げ負荷強さに対する配線の劣化挙動および疲労寿命を定量的に評価した。負荷様式の影響を評価するため、配線に引張と圧縮を交互に繰り返し負荷する対称両曲げ疲労試験（一軸二方向曲げ）、配線に引張を繰り返し負荷する片曲げ引張疲労試験（一軸一方向曲げ）を実施し比較した。同一平面内に面間距離と繰り返し回数の軸をとり、平面の垂直方向に正規化したコンダクタンスをプロットすることで、配線の劣化挙動と疲労寿命を立体的に視覚化して評価し、以下の研究実績を得た。
面間距離の曲げ負荷が厳しい条件では、配線の劣化・断線までの曲げ回数が50～100回前後と極めて短く、面間距離が大きくなるに従って劣化・断線までの曲げ回数が増加する結果が得られた。配線幅が短いほど劣化・断線に至る過程が急峻であり、配線幅が太くなるほどなだらかに劣化していく様子が見られた。これらの傾向は異なる負荷様式の違いにおいても同様の結果を示しており、配線の疲労寿命は曲げ負荷強さに依存することが分かった。一方で、面間距離が大きくなるほど、負荷様式の違いによって疲労寿命に大きな差が生じる傾向にあることを確認した。このことから、フレキシブルデバイス開発において、曲げ負荷強さがデバイスの疲労寿命を決定する重要な評価指標であり、さらに低負荷な設計仕様においては、負荷様式を考慮した疲労設計が必要であることが分かった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
当初の計画に沿って、試作した疲労試験機を用いて、負荷様式（片曲げ、両曲げ）に対するフレキシブルデバイスの疲労寿命を定量的に評価し、デバイス設計に対する重要な指標を実験的に得た。これより、概ね順調に進展していると判断した。
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| 今後の研究の推進方策 |
当初の計画に従って、フレキシブルデバイスの疲労過程や疲労破壊を電子顕微鏡観察し、劣化挙動や破壊現象を明らかにする。
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