形状と結晶方位を制御したナノワイヤ試験片の創製と力学設計による引張試験手法の開発

• 研究課題/領域番号: 23656085
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 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: 澄川 貴志 京都大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (80403989)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2012
• 研究課題ステータス: 完了 (2012年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2012年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2011年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
• キーワード: ナノワイヤ / 引張試験手法 / 単結晶 / 単一すべり / 透過型電子顕微鏡 / ナノ / 引張試験 / 寸法効果

研究概要

新しい引張試験手法を開発し,一辺の長さが 189 nm の正方形断面を有する金単結晶ナノワイヤに適用した.ナノワイヤは菱形形状を有するシリコン製のフレームに取り付けられており,フレームの上面に圧縮負荷を行うことで引張変形を与えることができる.荷重は負荷の初期段階では単調に増加するが,ある変位に達すると急落した.透過型電子顕微鏡を用いたその場観察によって,荷重の急落は結晶学的なすべりの発生に起因していることを示した.降伏時の臨界分解せん断応力を 325.8 MPa と見積もり,この値は, バルク材のそれに比べて 600 倍以上大きいことが明らかになった.

研究成果

• [雑誌論文] Effect of Microscopic Structure on Deformation in Nano-sized Copper and Cu/Si Interfacial Cracking (2013)
  • 著者名/発表者名: Takashi Sumigawa
  • 雑誌名: Thin Solid Films 巻: 531 ページ: 362-372
  • DOI: 10.1016/j.tsf.2013.01.019
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characteristic Feature of Slip Bands in Submicron Single Crystal Gold in Fatigue (2013)
  • 著者名/発表者名: Takashi Sumigawa
  • 雑誌名: Acta Materialia 巻: 61 号: 7 ページ: 2692-2700
  • DOI: 10.1016/j.actamat.2013.01.053
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fatigue of 1μm-scale gold by vibration with reduced resonant frequency (2012)
  • 著者名/発表者名: Takashi Sumigawa
  • 雑誌名: Materials Science and Engineering A 巻: 556 ページ: 429-436
  • DOI: 10.1016/j.msea.2012.07.009
  • 査読あり
• [雑誌論文] ナノロッドの引張試験手法の開発
  • 著者名/発表者名: 澄川貴志, Yabin Yan,中野拓哉,北村隆行
  • 雑誌名: 材料
  • NAID: 130003384107
• [学会発表] 金単結晶ナノワイヤに対する引張り試験手法の開発とその評価 (2013)
  • 著者名/発表者名: 中野拓哉,澄川貴志,北村隆行
  • 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
• [学会発表] ナノ・マイクロ微小構造体に対する機械強度評価 (2013)
  • 著者名/発表者名: 澄川貴志
  • 学会等名: 第19 回「エレクトロニクスにおけるマイクロ接合・実装技術」シンポジウム
  • 発表場所: パシフィコ横浜（横浜市）
  • 招待講演
• [学会発表] 金ナノロッドの機械特性評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 澄川貴志,北村隆行
  • 学会等名: 日本機械学会 2012 年度年次大会学術講演会
  • 発表場所: 金沢
• [学会発表] Fatigue and Fracture Criterion in Nano-Components (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Sumigawa
  • 学会等名: IUTAM Symposium Advanced Materials Modeling for Structures
  • 発表場所: MINES Paris Tech (Paris, FRANCE)
  • 招待講演
• [学会発表] In-situ TEM Observation on Fracture of Dissimilar Interface in Nanoscale Component (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Sumigawa
  • 学会等名: Asian Pacific Conference on Fracture and Strength-Mechanics and Materials
  • 発表場所: Bexico (Busan, KOREA)
  • 招待講演
• [学会発表] 力学的形状設計を施したナノ試験片に対する微小負荷試験 (2012)
  • 著者名/発表者名: 澄川貴志
  • 学会等名: (社)日本材料学会 第61期 破壊力学部門委員会
  • 発表場所: 岡山大学（岡山市）
  • 招待講演
• [学会発表] 超微小試験片の作製と力学実験 (2012)
  • 著者名/発表者名: 澄川貴志
  • 学会等名: (社)日本溶接学会 第101 回マイクロ接合研究委員会
  • 発表場所: 大阪大学（吹田市）
  • 招待講演
• [学会発表] 金ナノロッドの機械特性評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 澄川貴志
  • 学会等名: 日本機械学会 2012年度年次大会
  • 発表場所: 金沢大学（金沢市）
• [学会発表] Si/Cu/SiN ナノ構造体に対する共振疲労試験手法の開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 澄川貴志
  • 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（愛媛市）
• [学会発表] Evaluation of mechanical properties of nano-component by bending experiment with in-situ TEM observation (2011)
  • 著者名/発表者名: Takashi Sumigawa
  • 学会等名: The 14th International Symposium on Technology for Next Generation Vehicle(招待講演)
  • 発表場所: Gwanju, KOREA
• [図書] In-Situ Mechanical Testing ofNano-Component in TEM (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Sumigawa, T. Kitamura, InTech
  • 総ページ数: 26
  • 出版者: TheTransmission Electron Microscope, Dr.Khan Maaz (Ed.)
• [図書] The Transmission Electron Microscope, Dr. Khan Maaz (Ed.) (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Sumigawa
  • 総ページ数: 380
  • 出版者: InTech
• [図書] Fracture Nanomechanics (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Kitamura, H. Hirakata, T. Sumigawa, T. Shimada
  • 総ページ数: 297
  • 出版者: Pan Stanford Publishing Pte. Ltd.
• [図書] Fracture Nanomechanics (2011)
  • 著者名/発表者名: Takayuki Kitamura, Hiroyuki Hirakata, Takashi Sumigawa, Takahiro Shimada
  • 総ページ数: 297
  • 出版者: Pan Stanford Publishing Pte. Ltd.