マイクロばね状セラミック・ファイバ-の機械的特性

1990 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 02650015
• 研究機関: 長崎大学
• 研究代表者: 岩永 浩 長崎大学, 教養部, 教授 (40039772)
• 研究分担者: 元島 栖二 岐阜大学, 工学部, 教授 (80021608) ; 岩崎 武 長崎大学, 教養部, 教授 (60213279)
• キーワード: 窒化ケイ素 / カ-ボンファイバ- / マイクロばね / 引張り試験法 / アモルファス・ファイバ- / 硫酸マグネシウム

研究概要

1.ばね状ファイバ-の引張り強度測定
合成したばね状窪化ケイ素とばね状カ-ボンファイバ-の機械的特性を測定するためには、ファイバ-の直径が小さいために100〜300mgの荷重が必要である。今回考察した測定装置を用いた方法、即ち、傾斜台の上に顕微鏡をのせ、荷重として用いたカバ-グラスの荷重が角度の関数としてファイバ-に除々に加わり、ばね状ファイバ-の伸びと荷重との関係および、切れるときの引張り強度を求めることができた。
2.直線状ファイバ-の引張り強度測定法
100mg以下の荷重でも切れるような直径2〜4μmの直線状セラミックファイバ-の引張り測定にも最近成功した。次のような改良を行った。最大静止摩擦力をできるだけ小さくするために、小さなカバ-グラスの上に約500mg入る軽いカプセル1〜2個をつけ、顕微鏡を80°傾斜させた後、約1mgのアルミナ粒子を1個ずつカプセル中に入れ、切れたときの最大荷重をmgのオ-ダ-まで精度よく測定する。一方、ファイバ-の切れたところの断面をSEMによる精度よくファイバ-の断面積を測定し、引張り強度の詳しいデ-タ-を実験的に求めることができた。
3.カ-ボンファイバ-と硫酸マグネシウムの測定結果
700℃で調整したカ-ボンファイバ-の引張り強度は約100kg/mm^2であった。このファイバ-を1000℃で熱処理されたものは約200kg/mm^2となり、2800℃で熱処理されたファイバ-は約300kg/mm^2と強度が増すことがわかった。
次に硫酸マグネシウム単繊維で、直径4〜20μm、長さ200〜1000μmのものについての実験デ-タも得られ、これらの結果については平成3年5月にセラミックス協会で研究発表を行う予定である。

研究成果

• [文献書誌] M.Fujii,H.Iwanaga,N.Shibata: "Morphology and polarity of GaAs needles" J.Crystal Growth. 99. 179-182 (1990)
• [文献書誌] H.Iwanaga,S.Motojima,S.Takeuchi: "Amorphous Si_3N_4 whiskers containing a crystalline core" J.Crystal Growth. 100. 271-274 (1990)
• [文献書誌] H.Iwanaga,S.Motojima,S.Takeuchi: "Morphology of coiled whiskers of amorphous Si_3N_4 and their mechanical phoperties" J.Materials Science Letters. 9. 731-734 (1990)
• [文献書誌] S.Motojima,H.Kawaguchi,H.Iwanaga: "Growth of regulary coiled carbon filaments by Ni catalyzed pyrolysis of acetylene,and their morphology." Applied Physics Letters. 56. 321-323 (1990)
• [文献書誌] 岩永 浩,岩崎 武,元島 栖二: "セラミックファイバ-製マイクロばねの引張り試験法" 表面技術. 41. 578-579 (1990)
• [文献書誌] 岩永 浩,元島 栖二: "窒化ケイ素ファイバ-の評価" 金属. 7. 90-93 (1990)