Development of Versatile Mechanical Testing Machine for Sub-Micro-Sized Specimens

亚微米尺寸试样多功能力学试验机的研制

基本信息

  • 批准号:
    12555186
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 8.32万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
  • 财政年份:
    2000
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2000 至 2001
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Micro (or nano) electromechanical systems (MEMS/NEMS) are expected to be applied to micro-photonics and bio-medical devices such as optical switches for electro-optical communications and micro-catheters for brain surgery. The size of the components used in such devices is considered to be in the order of submicrons to microns. Therefore, the evaluation of mechanical properties of micro-sized materials are essential for practical applications of such MEMS/NEMS devices. In particular, the fracture and fatigue properties of micro-sized components are of crucial importance to the structural integrity and long-term reliability of actual MEMS/NEMS devices. In order to evaluate fracture and fatigue properties of such submicro-sized specimens, we have developed a new type mechanical testing machine for submicro-sized specimens, which can apply small amount of static and cyclic loads to the specimens. Cantilever beam type submicron-sized specimens with notches were prepared from thin films by focused ion beam machining. Fatigue crack growth and fracture tests were carried out using the testing machine. We were able to measure fracture toughness, fatigue life and fatigue crack growth rate of the specimens. This testing machine is extremely useful for determing fracture and fatigue properties of submicron-sized specimens for MEMS/NEMS applications.
微(或纳米)机电系统(MEMS/NEMS)有望应用于微光子学和生物医学设备,如用于电光通信的光开关和用于脑外科的微导管。在这种装置中使用的元件的尺寸被认为是在亚微米到微米的顺序。因此,评估微尺寸材料的力学性能对于此类MEMS/NEMS器件的实际应用至关重要。特别是,微尺寸元件的断裂和疲劳性能对实际MEMS/NEMS器件的结构完整性和长期可靠性至关重要。为了评估亚微试件的断裂和疲劳性能,我们开发了一种新型的亚微试件力学试验机,该试验机可以对试件施加少量的静载荷和循环载荷。采用聚焦离子束加工方法,在薄膜上制备了带缺口的悬臂梁型亚微米试样。利用该试验机进行了疲劳裂纹扩展和断裂试验。我们能够测量试样的断裂韧性、疲劳寿命和疲劳裂纹扩展速率。该试验机对于确定MEMS/NEMS应用中亚微米尺寸试样的断裂和疲劳性能非常有用。

项目成果

期刊论文数量(48)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
R.Tarumi, A.Ogura, M.Shimojo, K.Takashima, Y.Higo: "Molecular Dynamics Simulation of Nano-Sized Crystallization During Plastic Deformation in an Amorphous Metal"Mat. Res. Soc. Symp. Proc.. Vol.634. B1.9.1-9.6 (2001)
R.Tarumi、A.Ogura、M.Shimojo、K.Takashima、Y.Higo:“非晶金属塑性变形过程中纳米尺寸结晶的分子动力学模拟”Mat。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
A.Ogura, R.Tarumi, M.Shimojo, K.Takashima, Y.Higo: "Control of Nanocrystalline Orientation Using the Application of a stress Field in an Amorphous Alloy"J. Appl. Phys. Letter. 79・7. 1042-1044 (2001)
A.Ogura、R.Tarumi、M.Shimojo、K.Takashima、Y.Higo:“利用非晶合金中的应力场控制纳米晶取向”J. Phys Letter 79・7。 -1044 (2001)
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
K. Takashima, Y. Higo, S. Sugiura and M. Shimojo: "Fatigue Crack Growth Behavior of Micro-Sized Specimens Prepared from an Electroless Plated Ni-P Amorphous Alloy Thin Film"Materials Transactions. 42-1. 68-73 (2001)
K. Takashima、Y. Higo、S. Sugiura 和 M. Shimojo:“化学镀 Ni-P 非晶合金薄膜制备的微型样品的疲劳裂纹扩展行为”材料交易。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
R.Tarumi,A.Ogura,M.Shimojo,K.Takashima,Y.Higo: "Molecular dynamics simulation of crystallization in an amorphous metal during shear deformation"Jpn.J.Appl.Phys.. 39・6B. L611-L613 (2000)
R. Tarumi、A. Ogura、M. Shimojo、K. Takashima、Y. Higo:“剪切变形过程中非晶金属结晶的分子动力学模拟”Jpn.J.Appl.Phys.. 39・6B。 (2000)
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
K.Takashima, M.Shimojo, Y.Higo, M.V.Swain: "Fracture Behavior of Micro-Sized Specimens with Fatigue Pre-Crack Prepared from a Ni-P Amorphous Alloy Thin Film"ASTM STP. 1413. 72-81 (2001)
K.Takashima、M.Shimojo、Y.Higo、M.V.Swain:“由 Ni-P 非晶合金薄膜制备的具有疲劳预裂纹的微型样品的断裂行为”ASTM STP。
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