アクチュエータ内蔵マイクロエレメント特性評価試験片の開発と動的環境強度特性評価

内置执行器及动态环境强度特性评价微元特性评价试件研制

• 批准号: 15760059
• 负责人: 田中 和人
• 金额: $ 2.3万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15760059/
• 关键词: マイクロマテリアル; マイクロマシン; ポリシリコン薄膜; 機械的特性; 引張試験; 疲労試験; 非接触ひずみ測定; 有限要素解析; 微小部ひずみ測定

マイクロマシンの実用化は,機械としての信頼性を確保した上ではじめて成り立つものである.とくに,近年では,Si単結晶ウエハなどを用いたバルクマシーニングに加え,ポリシリコン薄膜などの薄膜も構造材料として用いられるようになってきているが,これらの機械的特性あるいは疲労破壊特性については,標準的試験法すら確立されていない.マイクロエレメントの強度特性評価を行う場合に最も困難な点は,試験片のチャッキングである.圧子により荷重を負荷する曲げ試験は,試験片のチャッキングの問題を回避することができるため従来から多く適用されているが,応力勾配が存在すること,試験片と圧子の接触部で破壊することなどの問題がある.一方,微小な荷重を精度よく負荷できる試験機を用いた引張試験を用いて,静電チャックにより試験片を保持し,機械的特性評価も進められつつあるが,静電チャックでは,チャック部分のすべりが生じるため,疲労破壊特性評価には適さない.そこで,本研究では,ポリシリコン薄膜を対象として,接着剤によりチャッキングを行い,繰返し荷重下での疲労試験が可能なマイクロエレメント特性評価試験片を開発し,これを用いた引張試験によりポリシリコン薄膜の機械的特性評価を行った.さらに,乾燥空気中,実験室空気中,水中において疲労試験を実施し,ポリシリコン薄膜は,引張変動荷重下で水の影響を受けて破壊することを明らかにした.また,結晶粒径や結晶方位分布が,ポリシリコン薄膜のヤング率に及ぼす影響を,ボロノイ分割により作成した有限要素モデルを用いて検討した.それぞれの結晶粒に対してランダムに結晶方位を与えた場合は,解析領域内に含まれる粒子数が増加するにつれ,異方性による影響を受けにくくなり,平面ひずみモデルにおいてはヤング率は170GPaあたりに収束するのに対して,3次元モデルでは,ヤング率は160GPa程度になることを示した.

To ensure the reliability of the system, we must ensure that the system is operational and reliable. In recent years,Si single crystal thin films have been used as structural materials for thin films. The mechanical properties of Si single crystal thin films have been established by standard test methods. Evaluation of strength characteristics of test films in the most difficult cases. The test piece has the problem of avoiding the contact part of the test piece due to the load of the test piece. On the one hand, the accuracy of small load test machine, tension test machine, static electricity test piece, mechanical characteristics evaluation, static electricity test piece, static electricity test piece, fatigue test piece, mechanical characteristics evaluation. In this paper, we develop a test sheet for evaluating the mechanical properties of thin films under cyclic loading, which is used to test the mechanical properties of thin films. In dry air, in room air, in water, under the influence of water, the film is subjected to tensile dynamic load. The crystal grain size and crystal orientation distribution are discussed in detail. In the case of crystal orientation, the number of particles in the analytical domain increases, and anisotropy is affected. In the case of crystal orientation, the number of particles in the analytical domain increases, and the anisotropy is affected. In the case of crystal orientation, the number of particles in the analytical domain increases, and the anisotropy is affected. In the case of crystal orientation, the number of particles in the analytical domain increases, and the anisotropy is affected.

项目成果

Influences of Stress Waveform and Wet Environment on Fatigue Fracture Behavior of Aramid Single Fiber

应力波形和潮湿环境对芳纶单纤维疲劳断裂行为的影响

• 发表时间: 2004
• 期刊: Composites Science and Technology 64(10-11)
• 作者: 田中和人;田中和人;箕島弘二;箕島弘二;Kazuto Tanaka
• 通讯作者: Kazuto Tanaka

ポリシリコン薄膜微小素子の曲げ負荷による機械的特性評価

弯曲载荷评价多晶硅薄膜微元件的机械性能

• 发表时间: 2004
• 期刊: M&M2004材料力学カンファレンス講演論文集
• 作者: 田中和人;田中和人;箕島弘二
• 通讯作者: 箕島弘二

箕島弘二: "薄膜マイクロエレメント機械的特性評価システムの開発"日本材料学会第52期学術講演論文集. 305-306 (2003)

Koji Minoshima：“薄膜微元件力学性能评估系统的开发”日本材料学会第52届学术会议论文集305-306（2003）。

炭素繊維強化エポキシ樹脂/アラミドハニカムサンドイッチ材の衝撃破壊特性と衝撃後残存強度に及ぼす水環境効果

水环境对碳纤维增强环氧树脂/芳纶蜂窝夹层材料冲击断裂性能及冲击后残余强度的影响

• 发表时间: 2004
• 期刊: 日本機械学会論文集A編 70・690
• 作者: 田中和人;田中和人;箕島弘二;箕島弘二;Kazuto Tanaka;田中和人
• 通讯作者: 田中和人

Kazuto Tanaka: "Microscopic Evaluation of Influence of Water Absorption on the Aramid/Epoxy Interfacial Properties by means of Pull-out Test"Full Paper of Abstracts of the 9th International Conference on Mechanical Behavior of Materials (ICM-9). Paper Num

田中和人：“通过拉拔试验微观评价吸水率对芳纶/环氧界面性能的影响”第九届国际材料机械行为会议（ICM-9）摘要全文。