2019 年度研究成果報告書

バルジ試験によるナノからマイクロメートル厚薄膜の機械的特性評価手法の確立

研究課題

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研究課題/領域番号	18K18964
研究種目	挑戦的研究(萌芽)
配分区分	基金
審査区分	中区分26:材料工学およびその関連分野
研究機関	国立研究開発法人産業技術総合研究所
研究代表者	渡邊宏臣国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (30373385)
研究期間 (年度)	2018-06-29 – 2020-03-31
キーワード	バルジ試験 / 機械的特性 / 薄膜 / ヤング率 / 力学強度
研究成果の概要	バルジ試験は、材料の張出し変形性を正確に測定する試験である。実際には孔の開いた基板に薄膜を貼り付け、孔を通して圧力をかけることで薄膜を変形させ、その圧力と実測した変位の関係から、極限引張強度や極限伸び、さらにはヤング率や内部応力、ポアソン比などの機械的特性値を算出する。本研究ではこれまでのバルジ試験の課題点であった、(1) 液中での測定、および(2)硬くて脆い薄膜や撓みやすい薄膜への適応、を図り、より実用的なナノ厚からマイクロ厚の薄膜の機械的強度の測定手法の確立に成功した。
自由記述の分野	高分子物理
研究成果の学術的意義や社会的意義	バルジ試験は、ナノ厚やマイクロ厚といった通常の引張試験機では測定が困難な薄膜の力学特性を評価できる点が特徴である。本研究において、理想的な状態である大気中だけでなく、様々な温湿度環境下や液中での測定を実現し、さらには極めて薄い薄膜だけでなく、硬くて脆い素材からなる薄膜などにも適応できたことは、実用材料の評価法としての本手法の価値を大きく高めるものである。例えば、燃料電池における電解質膜は高効率化の観点などから薄膜化が進んでいるが、高温液中下という、より実際に近い環境下で安全・信頼性の評価が可能となる事などが期待される。