ナノ構造界面の時間依存型変形と破壊

• 研究課題/領域番号: 23686025
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 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: 平方 寛之 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (40362454)
• 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: 27,170千円 (直接経費: 20,900千円、間接経費: 6,270千円); 2013年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円); 2012年度: 8,060千円 (直接経費: 6,200千円、間接経費: 1,860千円); 2011年度: 16,250千円 (直接経費: 12,500千円、間接経費: 3,750千円)
• キーワード: マイクロ材料力学 / ナノ構造 / クリープ / 界面 / 破壊 / 材料強度

研究概要

本研究では、10 nm オーダーの金属ナノ構造体の界面を対象として、時間依存変形であるクリープによる界面破壊の支配力学を明らかにすることを目的として、斜め蒸着法によりSi基板上に成長させたTi傾斜ナノコラムに対するクリープ実験を行った。Tiナノコラムは、室温下においてクリープ変形し、Si基板との界面で破壊した。実験結果を基にTiナノコラムのクリープを考慮した応力解析を実施した。同様の破断寿命であった応力特異性が異なる2種類の試験片で、破壊が生じた界面端近傍の5 nmの領域で応力場の強さが良く一致した。このことは、ナノスケールの局所応力場がクリープ界面破壊を支配することを示唆している。

研究成果

• [雑誌論文] Creep Fracture at Interfaces of Titanium Nanocolumns on Silicon Substrate (2014)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Hirakata, Yoshiaki Tsutsumi, Kohji Minoshima
  • 雑誌名: Engineering Fracture Mechanics 巻: Vol. 117 ページ: 71-83
  • DOI: 10.1016/j.engfracmech.2014.01.008
  • 査読あり
• [雑誌論文] The effect of thickness on steady state creep properties of freestanding aluminum nano-films (2012)
  • 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
  • 査読あり
• [雑誌論文] Interface Strength of Structured Nanocolumns Grown by Glancing Angle Deposition (2011)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Hirakata, Taku Nishihira, Akio Yonezu, Kohji Minoshima
  • 雑誌名: Engineering Fracture Mechanics 巻: Vol. 78 号: 16 ページ: 2800-2808
  • DOI: 10.1016/j.engfracmech.2011.08.005
  • 査読あり
• [学会発表] 基板上に成長させたナノコラムのクリープ特性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 田上孟史, 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
  • 発表場所: 大阪府立大学
• [学会発表] 自立アルミニウムナノ薄膜のクリープき裂伝ぱ特性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 鹿嶋友樹, 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89期定時総会講演会
  • 発表場所: 大阪府立大学
• [学会発表] 基板上に成長させたナノコラムのクリープ特性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 田上孟史, 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
  • 発表場所: 大阪府立大学
• [学会発表] 自立アルミニウムナノ薄膜のクリープき裂伝ぱ特性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 鹿嶋友樹, 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８９期定時総会講演会
  • 発表場所: 大阪府立大学
• [学会発表] チタンナノコラムのクリープ界面破壊特性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 堤芳明, 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
  • 年月日: 2013-03-16
• [学会発表] 基板上に成長させたナノコラムのクリープ強度 (2013)
  • 著者名/発表者名: 田上孟史, 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
  • 発表場所: 大阪府東大阪市
• [学会発表] 基板上に成長させたナノコラムのクリープ界面強度 (2013)
  • 著者名/発表者名: 田上孟史, 平方寛之, 箕島弘二
  • 学会等名: 第57回日本学術会議材料工学連合講演会
  • 発表場所: 京都テルサ
• [学会発表] 基板上に成長させたチタンナノコラムのクリープ変形と界面破壊 (2013)
  • 著者名/発表者名: 平方寛之, 田上孟史, 堤芳明, 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
• [学会発表] ナノ形状制御によるチタンナノコラムの強度評価 (2013)
  • 著者名/発表者名: 竹内恭介, 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
  • 発表場所: 岐阜大学
• [学会発表] 基板上に成長させたチタンナノコラムのクリープ変形と界面破壊 (2013)
  • 著者名/発表者名: 平方寛之, 田上孟史, 堤芳明, 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
• [学会発表] 基板上に成長させたナノコラムのクリープ界面強度 (2013)
  • 著者名/発表者名: 田上孟史, 平方寛之, 箕島弘二
  • 学会等名: 第57回日本学術会議材料工学連合講演会
  • 発表場所: 京都テルサ，京都市
• [学会発表] チタンナノコラム構造の時間依存型界面破壊 (2012)
  • 著者名/発表者名: 堤芳明, 平方寛之, 箕島弘二
  • 学会等名: 第56回日本学術会議材料工学連合講演会
  • 発表場所: 京都テルサ
  • 年月日: 2012-10-30
• [学会発表] Size Effects on Creep Property in Aluminum Nano-films (2012)
  • 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
• [学会発表] 自立Alナノ薄膜の定常クリープ特性に及ぼすサイズ効果 (2012)
  • 著者名/発表者名: 福原直道, 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
• [学会発表] 動的斜め蒸着法により作製したTiナノ構造要素の塑性変形特性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 松永健史, 平方寛之, 米津明生, 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
• [学会発表] Interface Fracture of Titanium Oblique Nanocolumns Grown by Glancing Angle Deposition (2011)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Hirakata, Taku Nishihira, Akio Yonezu, 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: 2011-09-21
• [学会発表] Interface Fracture Mechanics of Nanoscale Components on A Substrate (2011)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Hirakata, Taku Nishihira, Akio Yonezu, Kohji Minoshima
  • 学会等名: The Nineteenth Annual International Conference on Composites or Nano Engineering (ICCE-19)
  • 発表場所: 上海(中国)
  • 年月日: 2011-07-28
• [学会発表] チタンナノコラム構造の時間依存型界面破壊
  • 著者名/発表者名: 平方寛之
  • 学会等名: 第56回日本学術会議材料工学連合講演会
  • 発表場所: 京都テルサ
• [学会発表] チタンナノコラムのクリープ界面破壊特性
  • 著者名/発表者名: 平方寛之
  • 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
• [学会発表] Size Effects on Creep Property in Aluminum Nano-films
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Hirakata
  • 学会等名: Asia Pacific Conference on Fracture and Strength - Mechanics and Materials (APCFS-MM 2012)
  • 発表場所: Busan, Korea
• [備考] ホームページ
  • URL: http://www-micro.mech.eng.osaka-u.ac.jp/home.html
• [備考] 大阪大学大学院工学研究科機械工学専攻箕島・平方研究室
  • URL: http://www-micro.mech.eng.osaka-u.ac.jp/home.html
• [備考]
  • URL: http://www-micro.mech.eng.osaka-u.ac.jp/home.html