金属ガラスのMEMSデバイスへの応用

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ほとんどのバルク金属ガラスは、明瞭な弾性変形をせずに、1つのせん断体のすべり運動のみで、致命的な破断が起こる。しかし、金属ガラスの試料サイズを小さくすることで、延性を改善できることがわかっており、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)への応用が期待できる。これまで研究成果が上がり、以下の2点でまとめる。1. 金属ガラスターゲット材料の作製Pd_<81>Si_<19>とPd_<40>Ni_<40>Si_4P_<16>のガラス合金をテスト用試料としてリボン材として準備した。作製した試料がガラス性質であることをX線回折や透過電子顕微鏡を用いて確認した。2つの材料の熱可塑性領域がそれぞれ61Kと120Kであることを確認した。これらの温度は、結晶化温度(695Kと713K)よりもずっと低い温度領域で確認されている。したがって、2つのガラス材料は、マイクロミラーへの応用のため、400℃(673K)において大きな熱可塑性が行えることが明らかとなった。2. 変形による金属ガラスの構造変化とそれが機械的特性に与える影響に関する調査変形によって誘起されるひずみ硬化とひずみ軟化に関する金属ガラスの特有の性質は、これまでのところ実験によって明確になっていない。この性質は、MEMSデバイスのような工学アプリケーションにおいて重要であり、金属ガラスを使用する上で明らかにする必要がある。そこで、研究代表者らは、ナノインデンテーションを用いてナノスケールの塑性変形を行うことで、せん断帯変形近傍におけるひずみ硬化とひずみ軟化現象を通じて、変形誘起によって金属ガラスの原子構造に変化をもたらすことができることを実験的に証明した。