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その場観察・解析ナノメカニカルラボによるナノ薄膜の破壊機構と寸法効果の解明

研究課題

研究課題/領域番号 23246026
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 機械材料・材料力学
研究機関大阪大学

研究代表者

箕島 弘二  大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (50174107)

研究分担者 平方 寛之  大阪大学, 大学院工学研究科, 准教授 (40362454)
米津 明生  大阪大学, 大学院工学研究科, 助教 (40398566)
研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2014-03-31
研究課題ステータス 完了 (2013年度)
配分額 *注記
51,090千円 (直接経費: 39,300千円、間接経費: 11,790千円)
2013年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2012年度: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2011年度: 40,950千円 (直接経費: 31,500千円、間接経費: 9,450千円)
キーワードマイクロ材料力学 / 材料強度学 / 薄膜 / 破壊 / 疲労 / クリープ / マイクロ材料強度学 / 強度
研究概要

本研究では,基板から自立した厚さ100 nmオーダーの金属薄膜(ナノ薄膜)を対象として,制御された力学的負荷条件下において,き裂先端などの応力集中場における変形・破壊のその場観察と微視的構造解析が可能なその場観察・解析ナノメカニカルラボを開発し,これを基に実験・観察・解析を通じて,ナノ薄膜の破壊機構と強度の支配力学の解明を試みた。その結果,銅ナノ薄膜において,膜厚の減少に伴い破壊じん性が低下する膜厚効果,き裂前方の入込み・突出し状損傷を経由して進展する疲労き裂進展機構,疲労き裂開閉口の存在と疲労き裂進展特性に及ぼす影響,およびアルミニウムナノ薄膜のクリープ特性に及ぼす膜厚効果等を明らかにした。

報告書

(4件)
  • 2013 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2012 実績報告書
  • 2011 実績報告書
  • 研究成果

    (46件)

すべて 2014 2013 2012 2011 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (37件) 備考 (4件)

  • [雑誌論文] Mechanics of fatigue crack propagation in submicron-thick freestanding copper films2014

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Hirakata, Toshiyuki Kondo, Masayuki Sakihara, Kohji Minoshima
    • 雑誌名

      Advanced Materials Research

      巻: Vols.891-892 ページ: 1681-1687

    • DOI

      10.4028/www.scientific.net/amr.891-892.1681

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書 2013 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effects of stress ratio on fatigue crack propagation properties of submicron-thick freestanding copper films2013

    • 著者名/発表者名
      Toshiyuki Kondo, Takahiro Imaoka, Hiroyuki Hirakata, Masayuki Sakihara, Kohji Minoshima
    • 雑誌名

      Acta Materialia

      巻: Vol.61 号: 16 ページ: 6310-6327

    • DOI

      10.1016/j.actamat.2013.07.017

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書 2013 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] The effect of thickness on steady state creep properties of freestanding aluminum nano-films2012

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Hirakata, Naomichi Fukuhara, Shoichi Ajioka, Akio Yonezu, Masayuki Sakihara, Kohji Minoshima
    • 雑誌名

      Acta Materialia

      巻: Vol.60 号: 11 ページ: 4438-4447

    • DOI

      10.1016/j.actamat.2012.04.036

    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 自立ナノ薄膜の疲労き裂進展試験法の開発2012

    • 著者名/発表者名
      近藤 俊之, 今岡 貴裕, 平方 寛之, 米津 明生, 﨑原 雅之, 箕島 弘二
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集A編

      巻: 78 号: 790 ページ: 808-816

    • DOI

      10.1299/kikaia.78.808

    • NAID

      130002050309

    • ISSN
      0387-5008, 1884-8338
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書 2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Size effect on fracture toughness of freestanding copper nano-films2011

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Hirakata, Osamu Nishijima, Naomichi Fukuhara, Toshiyuki Kondo, Akio Yonezu, Kohji Minoshima
    • 雑誌名

      Materials Science and Engineering A

      巻: Vol.528 号: 28 ページ: 8120-8127

    • DOI

      10.1016/j.msea.2011.07.071

    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書 2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Mechanics of fatigue crack propagation in submicron-thick freestanding copper films2014

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Hirakata, Toshiyuki Kondo, Masayuki Sakihara, Kohji Minoshima
    • 学会等名
      11th International Fatigue Congress (Fatigue 2014)
    • 発表場所
      Melbourne Australia
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] Mechanics of fatigue crack propagation in submicron-thick freestanding copper films2014

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Hirakata, Toshiyuki Kondo, Masayuki Sakihara, Kohji Minoshima
    • 学会等名
      11th International Fatigue Congress (Fatigue 2014), Poster 36230.
    • 発表場所
      Melbourne Cricket Ground, Melbourne, Australia
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] ナノメートル厚自立銅薄膜の破壊じん性評価2014

    • 著者名/発表者名
      河尻隆宏, 平方寛之, 箕島弘二
    • 学会等名
      日本機械学会関西支部第89期定時総会講演会講演論文集, No.144-1, p.12-1.
    • 発表場所
      大阪府立大学,堺市
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 自立銅ナノ薄膜の破壊じん性試験のその場FESEM観察2014

    • 著者名/発表者名
      竹田裕紀, 近藤俊之, 平方寛之, 箕島弘二
    • 学会等名
      日本機械学会関西支部第89期定時総会講演会講演論文集, No.144-1, p.12-2.
    • 発表場所
      大阪府立大学,堺市
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 自立銅ナノ薄膜の疲労き裂進展特性に及ぼすき裂閉口の影響2014

    • 著者名/発表者名
      近藤俊之, 平方寛之, 箕島弘二
    • 学会等名
      日本機械学会関西支部第89期定時総会講演会講演論文集, No.144-1, p.12-16.
    • 発表場所
      大阪府立大学,堺市
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 結晶方位解析による自立銅ナノ薄膜の疲労き裂発生強度の力学的評価2014

    • 著者名/発表者名
      畢暁晨, 近藤俊之, 平方寛之, 箕島弘二
    • 学会等名
      日本機械学会関西支部第89期定時総会講演会講演論文集, No.144-1, p.12-17.
    • 発表場所
      大阪府立大学,堺市
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 金属単結晶自立ナノ薄膜の破壊じん性2014

    • 著者名/発表者名
      吉田卓哉, 松田友維名, 近藤俊之, 平方寛之, 箕島弘二
    • 学会等名
      日本材料学会第63期学術講演会
    • 発表場所
      福岡大学,福岡市
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 銅ナノ薄膜の疲労き裂開閉口挙動のその場観察2014

    • 著者名/発表者名
      近藤俊之, 吉川直樹, 平方寛之, 箕島弘二
    • 学会等名
      日本材料学会第63期学術講演会
    • 発表場所
      福岡大学,福岡市
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 自立銅ナノ薄膜の疲労き裂進展過程のその場FESEM 観察2013

    • 著者名/発表者名
      近藤俊之, 平方寛之, 﨑原雅之, 箕島弘二
    • 学会等名
      日本機械学会M&M2013材料力学カンファレンス
    • 発表場所
      岐阜大学
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] ナノ観察とEBSD 援用応力解析による自立銅ナノ薄膜の疲労損傷発生機構の解明2013

    • 著者名/発表者名
      近藤俊之, 畢暁晨, 田村拓, 平方寛之, 箕島弘二
    • 学会等名
      日本材料学会第62期学術講演会
    • 発表場所
      東京工業大学
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] ナノ観察とEBSD援用応力解析による自立銅ナノ薄膜の疲労損傷発生機構の解明2013

    • 著者名/発表者名
      近藤俊之, 畢暁晨, 田村拓, 平方寛之, 箕島弘二
    • 学会等名
      日本材料学会第62期学術講演会講演論文集, 講演番号505.
    • 発表場所
      東京工業大学,東京都
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 自立銅ナノ薄膜のき裂進展機構と膜厚依存2013

    • 著者名/発表者名
      竹田裕紀, 近藤俊之, 平方寛之, 箕島弘二
    • 学会等名
      日本機械学会M&M2013材料力学カンファレンス講演論文集, OS1201.
    • 発表場所
      岐阜大学,岐阜市
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 自立銅ナノ薄膜の疲労き裂進展過程のその場FESEM観察2013

    • 著者名/発表者名
      近藤俊之, 平方寛之, 﨑原雅之, 箕島弘二
    • 学会等名
      日本機械学会M&M2013材料力学カンファレンス講演論文集, OS1202.
    • 発表場所
      岐阜大学,岐阜市
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 自立ナノ薄膜の疲労損傷形成過程のナノ観察2013

    • 著者名/発表者名
      畢暁晨, 田村拓, 近藤俊之, 平方寛之, 箕島弘二
    • 学会等名
      日本機械学会M&M2013材料力学カンファレンス講演論文集, PS24.
    • 発表場所
      岐阜大学,岐阜市
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 自立銅ナノ薄膜のき裂進展機構と膜厚依存2013

    • 著者名/発表者名
      竹田裕紀, 近藤俊之, 平方寛之, 箕島弘二
    • 学会等名
      日本材料学会第8回若手シンポジウム講演資料集, pp.35-36.
    • 発表場所
      石切温泉ホテルセイリュウ,東大阪市
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 自立ナノ薄膜の疲労損傷形成過程のナノ観察2013

    • 著者名/発表者名
      畢暁晨, 田村拓, 近藤俊之, 平方寛之, 箕島弘二
    • 学会等名
      日本材料学会第8回若手シンポジウム講演資料集, pp.39-40.
    • 発表場所
      石切温泉ホテルセイリュウ,東大阪市
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 自立Cu ナノ薄膜の疲労き裂進展特性に及ぼす膜厚効果2012

    • 著者名/発表者名
      今岡貴裕, 近藤俊之, 平方寛之, 米津明生, 崎原雅之, 箕島弘二
    • 学会等名
      日本材料学会第31回疲労シンポジウム
    • 発表場所
      慶応義塾大学
    • 年月日
      2012-11-21
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] ナノメートル厚金属薄膜の破壊じん性に及ぼす膜厚効果2012

    • 著者名/発表者名
      平方寛之, 近藤俊之, 竹田裕紀, 河尻隆宏, 米津明生, 箕島弘二
    • 学会等名
      日本機械学会M&M2012 材料力学カンファレンス
    • 発表場所
      愛媛大学
    • 年月日
      2012-09-22
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] 自立Cu ナノ薄膜の疲労き裂進展の下限界特性2012

    • 著者名/発表者名
      近藤俊之, 今岡貴裕, 平方寛之, 米津明生, 崎原雅之, 箕島弘二
    • 学会等名
      日本材料学会第61期学術講演会
    • 発表場所
      岡山大学
    • 年月日
      2012-05-27
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] Size effects on creep property in aluminum nano-films2012

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Hirakata, Naomichi Fukuhara, Akio Yonezu, Kohji Minoshima
    • 学会等名
      Asia Pacific Conference on Fracture and Strength - Mechanics and Materials (APCFS-MM 2012)
    • 発表場所
      Busan, Korea
    • 年月日
      2012-05-15
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] Effects of stress ratio on fatigue crack propagation in freestanding Cu nano-films2012

    • 著者名/発表者名
      Toshiyuki Kondo, Takahiro Imaoka, Hiroyuki Hirakata, Akio Yonezu, Masayuki Sakihara, Kohji Minoshima
    • 学会等名
      Asia Pacific Conference on Fracture and Strength - Mechanics and Materials (APCFS-MM 2012)
    • 発表場所
      Busan, Korea
    • 年月日
      2012-05-15
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] 自立Cuナノ薄膜の疲労き裂進展に及ぼす応力比の影響2012

    • 著者名/発表者名
      近藤俊之, 今岡高裕, 平方寛之, 米津明生, 崎原雅之, 箕島弘二
    • 学会等名
      日本機械学会関西支部第87期定時総会講演会
    • 発表場所
      関西大学
    • 年月日
      2012-03-17
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 自立Cu ナノ薄膜の疲労き裂進展における膜厚効果2011

    • 著者名/発表者名
      平方寛之, 近藤俊之, 西嶋修, 米津明生, 箕島弘二
    • 学会等名
      日本機械学会第3回マイクロ・ナノ工学シンポジウム
    • 発表場所
      タワーホール船堀(東京)
    • 年月日
      2011-09-27
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] 自立金属ナノ薄膜のき裂進展におけるサイズ効果2011

    • 著者名/発表者名
      平方寛之, 近藤俊之, 西嶋修, 米津明生, 箕島弘二
    • 学会等名
      日本機械学会第3回マイクロ・ナノ工学シンポジウム
    • 発表場所
      タワーホール船堀(東京)
    • 年月日
      2011-09-27
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Fatigue crack propagation in freestanding copper nano-films2011

    • 著者名/発表者名
      Toshiyuki Kondo, Takahiro Imaoka, Hiroyuki Hirakata, Akio Yonezu, Masayuki Sakihara, Kohji Minoshima
    • 学会等名
      International Conference on Advanced Technology in Experimental Mechanics 2011 (ATEM'11)
    • 発表場所
      神戸国際会議場
    • 年月日
      2011-09-20
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書 2011 実績報告書
  • [学会発表] 自立Cuナノ薄膜の疲労き裂進展における膜厚効果2011

    • 著者名/発表者名
      近藤俊之, 今岡高裕, 平方寛之, 米津明生, 崎原雅之, 箕島弘二
    • 学会等名
      日本機械学会M&M材料力学カンファレンス
    • 発表場所
      九州工業大学
    • 年月日
      2011-07-18
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 自立Cuナノ薄膜における疲労き裂進展特性2011

    • 著者名/発表者名
      近藤俊之, 今岡高裕, 平方寛之, 米津明生, 崎原雅之, 箕島弘二
    • 学会等名
      日本材料学会第60期学術講演会
    • 発表場所
      大阪大学
    • 年月日
      2011-05-26
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] デジタル画像相関法によるナノ薄膜の高ひずみ塑性特性評価法の開発

    • 著者名/発表者名
      伊東龍一, 近藤俊之, 平方寛之, 箕島弘二
    • 学会等名
      日本機械学会関西支部第88期定時総会講演会
    • 発表場所
      大阪工業大学,大阪市
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] ナノ観察と結晶方位解析による自立銅ナノ薄膜の疲労発生機構の解明

    • 著者名/発表者名
      近藤俊之, 畢暁晨, 平方寛之, 箕島弘二
    • 学会等名
      日本機械学会関西支部第88期定時総会講演会
    • 発表場所
      大阪工業大学,大阪市
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 自立銅ナノ薄膜の疲労き裂進展特性の膜厚依存と進展機構の解明

    • 著者名/発表者名
      今岡貴裕, 近藤俊之, 平方寛之, 﨑原雅之, 箕島弘二
    • 学会等名
      日本機械学会関西支部第88期定時総会講演会
    • 発表場所
      大阪工業大学,大阪市
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 自立金属ナノ薄膜における疲労き裂進展

    • 著者名/発表者名
      近藤俊之, 今岡貴裕, 平方寛之, 﨑原雅之, 箕島弘二
    • 学会等名
      日本材料学会関西支部 第7回若手シンポジウム
    • 発表場所
      滋賀県大津市
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 自立Cuナノ薄膜の疲労き裂進展特性に及ぼす膜厚効果

    • 著者名/発表者名
      今岡貴裕, 近藤俊之, 平方寛之, 米津明生, 﨑原雅之, 箕島弘二
    • 学会等名
      日本材料学会 第31回疲労シンポジウム
    • 発表場所
      慶応義塾大学,横浜市
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] ナノメートル厚金属薄膜の破壊じん性に及ぼす膜厚効果

    • 著者名/発表者名
      平方寛之, 近藤俊之, 竹田裕紀, 河尻隆宏, 米津明生, 箕島弘二
    • 学会等名
      日本機械学会M&M2012材料力学カンファレンス
    • 発表場所
      愛媛大学,松山市
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 自立Cuナノ薄膜の疲労き裂先端の疲労損傷観察

    • 著者名/発表者名
      近藤俊之, 今岡貴裕, 平方寛之, 米津明生, 﨑原雅之, 箕島弘二
    • 学会等名
      日本機械学会M&M2012材料力学カンファレンス
    • 発表場所
      愛媛大学,松山市
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] デジタル画像相関法を用いたナノ薄膜の高ひずみ領域における塑性特性評価

    • 著者名/発表者名
      伊東龍一, 近藤俊之, 平方寛之, 米津明生, 箕島弘二
    • 学会等名
      日本機械学会M&M2012材料力学カンファレンス
    • 発表場所
      愛媛大学,松山市
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 自立Cuナノ薄膜の疲労き裂進展の下限界特性

    • 著者名/発表者名
      近藤俊之, 今岡貴裕, 平方寛之, 米津明生, 﨑原雅之, 箕島弘二
    • 学会等名
      日本材料学会第61期学術講演会
    • 発表場所
      岡山大学,岡山市
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Effects of Stress Ratio on Fatigue Crack Propagation in Freestanding Cu Nano-films

    • 著者名/発表者名
      Toshiyuki Kondo, Takahiro Imaoka, Hiroyuki Hirakata, Akio Yonezu, Masayuki Sakihara and Kohji Minoshima
    • 学会等名
      Asia Pacific Conference on Fracture and Strength - Mechanics and Materials (APCFS-MM 2012)
    • 発表場所
      Busan, Korea
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [備考] ホームページ

    • URL

      http://www-micro.mech.eng.osaka-u.ac.jp/home.html

    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [備考] 大阪大学大学院工学研究科機械工学専攻

    • URL

      http://www-micro.mech.eng.osaka-u.ac.jp/home.html

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [備考] 大阪大学大学院工学研究科機械工学専攻

    • URL

      http://www-micro.mech.eng.osaka-u.ac.jp/home.html

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www-micro.mech.eng.osaka-u.ac.jp/home.html

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書

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公開日: 2011-04-06   更新日: 2019-07-29  

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