| 研究概要 |
本研究課題の第一年度にあたる本年度は,マイクロマシニングにより作製したシリコンマイクロ試験片を用いた完全両振り曲げ疲労試験装置を設計・試作した.具体的には,システム設計,駆動制御プログラム,ならびに予備試験片による駆動システムの検証を行った.
本研究において新開発した完全両振り曲げ疲労試験装置は,一軸PZTアクチュエータ上に設置されたシリコンマイクロ試験片を,ツイン・カンチレバーによって挟み込んだ状態で,繰り返し往復運動させ,曲げ応力を同試験片に加える機構となっている.マイクロ試験片に生じる曲げ応力は,AFM(Atomic Force Microscope)技術に基づいた光センシング式荷重検出システムを用いることにより,差動電圧として検出できるように設計・開発した.
同装置は,ツイン・カンチレバーを有する荷重検出機構,精密位置決め用PZT-xyステージ,マイクロ試験片駆動用一軸PZTアクチュエータ,および粗動用xyzステージから構成されている.試験装置本体は外乱の影響を遮断するため,チャンバー内に格納できるように設計した.また,駆動制御プログラムを開発し,Visual C++言語によるプログラム内で荷重のフィードバック制御を実現している.これにより,応力一定下での完全両振り曲げ疲労試験が可能となった.
本試験装置による荷重計測および変位制御の信頼性を検証するため,シリコンマイクロ試験片を用いて準静的曲げ試験を実施した.試験で得られたシリコンのヤング率は理論値とほぼ一致し,本装置の駆動システムが設計通りに開発されたことがわかった.次年度においては,マイクロ試験片周辺に超小型ヒーターを設置し,高温疲労試験を実施する予定である.
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