モアレ法と画像相関法を用いた材料のナノ・ミクロ・ミリ-マルチスケール変形計測法

ナノオーダー, サブミクロンオーダー, ミクロンオーダーまでの4桁にわたる変形量をほぼ同時に計測できる手法の開発は、材料の損傷生成機構解明にとって重要なことである。そのため走査型電子顕微鏡を用いた画像相関法や電子線モアレ法によるマルチスケール変形測定法を開発することを目的とした。このため、半導体を作製する電子線リソグラフィーやフォトリソグラフィーを用いて、ナノオーダー(数十から数百ナノメーター)のランダムパターン作製技術や同手法およびナノインプリント法を用いてマイクロメーターオーダーのグリッドを試料上に作製する技術を開発した。ナノオーダーのランダムパターンを用いた画像相関法によりナノオーダーの変形量を、マイクロメーターオーダーのグリッドを用いてサブミクロンオーダーの変形量を測定し、このマイクログリッドをモデルグリッドとして用い、電子線をグリッド上に照射して、電子線モアレ法によりミクロンオーダーの変形量を測定する技術を開発した。さらにこの手法を用いて、複合材料の強化繊維・強化粒子とマトリックスの界面近傍の変形や積層材料の界面近傍の変形挙動や、セル構造金属材料(発泡金属 : スポンジのような金属材料)のセル壁の変形・破壊挙動を計測解析した。さらに、この手法をナノインプリント用のレジスト(ポリマー)にグリッド作製時に生じる応力によって生じるき裂先端の応力拡大係数測定、ナノパウダーパーティクルの不規則性を計測、熱による変形量計測に応用した。さらに得られた結果を取りまとめ、学会発表・論文発表を行った。

ナノオーダー, サブミクロンオーダー, ミクロンオーダーまでの4桁にわたる変形量をほぼ同時に計測できる手法の開発は、材料の損傷生成機構解明にとって重要なことである。そのため走査型電子顕微鏡を用いた画像相関法や電子線モアレ法によるマルチスケール変形測定法を開発することを目的とした。このため、半導体を作製する電子線リソグラフィーやフォトリソグラフィーを用いて、ナノオーダー(数十から数百ナノメーター)のランダムパターン作製技術や同手法およびナノインプリント法を用いてマイクロメーターオーダーのグリッドを試料上に作製する技術を開発した。ナノオーダーのランダムパターンを用いた画像相関法によりナノオーダーの変形量を、マイクロメーターオーダーのグリッドを用いてサブミクロンオーダーの変形量を測定し、このマイクログリッドをモデルグリッドとして用い、電子線をグリッド上に照射して、電子線モアレ法によりミクロンオーダーの変形量を測定する技術を開発した。さらにこの手法を用いて、複合材料の強化繊維・強化粒子とマトリックスの界面近傍の変形や積層材料の界面近傍の変形挙動や、セル構造金属材料(発泡金属 : スポンジのような金属材料)のセル壁の変形・破壊挙動を計測解析した。さらに、この手法をナノインプリント用のレジスト(ポリマー)にグリッド作製時に生じる応力によって生じるき裂先端の応力拡大係数測定、ナノパウダーパーティクルの不規則性を計測、熱による変形量計測に応用した。さらに得られた結果を取りまとめ、学会発表・論文発表を行った。