2003 Fiscal Year Annual Research Report
基板上のマイクロ・アクチュエーターとマイクロ・センサーの力学挙動シミュレーション
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02F00074
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
北村 隆行 京都大学, 工学研究科, 教授
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
SHANG Fulin 京都大学, 工学研究科, 外国人特別研究員
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| Keywords | ピエゾ材料 / 微小アクチュエーター / 薄膜 / 強度 / 界面 / 破壊力学 / 亀裂 / シミュレーション |
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| Research Abstract |
次世代デバイスとして注目されている微小電子配線と微小アクチュエーターを組み合わせたマイクロコンポーネントの強度特性を明らかにするため,力学解析と強度実験によりピエゾ薄膜材料の変形・破壊特性を明らかにすることを目的としている.ピエゾ材料の基本的な亀裂問題についての解析解の導出についての論文(雑誌論文3報)が掲載された.また,(1)ピエゾ薄膜材料の界面端特異応力場解析,(2)ピエゾ薄膜材料の基板からの剥離実験を行っている.(1)については、フリーエッジ効果による応力拡大の解析解を導くことに成功し,その成果を国際会議で発表している.とくに,応力のべき乗について正確な解を得ている.(2)については,微小荷重負荷試験装置を用いて膜厚1μm前後のピエゾ薄膜の界面端き裂発生実験を行い,き裂発生の力学条件を明らかにしている.とくに,上述の特異場解析と総合して,破壊力学概念をベースとして界面じん性を評価しているところに特徴がある.この成果を国際会議で発表している.(1)(2)について,さらに検討を深めて雑誌に論文投稿を行っている.現在は,(3)分子動力学法によるPZT薄膜内部応力評価の研究を進めている.とくに,解析の鍵となる原子間ポテンシャルについて,シェル・モデルの妥当性を評価するとともに,その改良を行っている.
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[Publications] F.Shang, M.Kuna, T.Kitamura: "Theoretical investigation of an elliptical crack in thermopiezoelectric material Part I : Analytical development"Theoretical and Applied Fracture Mechanics. 40(3). 237-246 (2003)
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[Publications] F.Shang, T.Kitamura, M.Kuna: "Theoretical investigation of an elliptical crack in thermopiezoelectric material Part II : Crack propagation"Theoretical and Applied Fracture Mechanics. 40(3). 247-253 (2003)
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[Publications] F.Shang, T.Kitamura, M.Kuna: "An elliptical crack in thermo-piezoelectric solids under uniform temperature gradient : analytical development"Key Engineering Materials. 261-263. 63-68 (2003)
