微細構造表面創成のための圧電駆動式その場ナノインデンテーションに関する研究

機械・光学・バイオデバイスなどに用いられている各種の先端材料はそれ自体で固有の表面機能を有しているが、その材料表面にナノレベルの規則的（あるいは不規則的）な微細構造を形成することにより、その機能が飛躍的に向上され、あるいは材料の固有特性を越えた全く新しい表面機能が得られることが期待されている。本研究は、ナノインデンテーション法による単結晶シリコンやシリコンカーバイド、石英、超硬合金などの各種先端材料のナノスケールの押し込みを行い、その機械的特性を評価すると同時に材料表面へのナノレベルの微細構造を創成加工することを目的として行われた。H28年度では、前年度の継続として3次元微細形状を創成するための多自由度押し込み加工システムを用いて各種硬脆材料への微小押し込み・形状創成実験を行い、インデンテーションによる材料変形・破壊・相変態の基本メカニズムの解明を行った。その結果、構築した超精密微細押し込み加工システムの有効性が確認され、曲面形状へのナノレベルの表面微細構造の創成加工が可能となった。これにより、様々な微細形状の創製および新たな機械的特性を持つ材料表層の創製の可能性が見出された。今後は本研究の成果を生かし、光学表面や撥水性表面の創成などへの応用を目指してゆく予定である。また、本研究を担当してきた外国人特別研究員が今後帰国する予定であり、引き続き本研究室と共同で国際共同研究を実施していくことで合意されている。

機械・光学・バイオデバイスなどに用いられている各種の先端材料はそれ自体で固有の表面機能を有しているが、その材料表面にナノレベルの規則的（あるいは不規則的）な微細構造を形成することにより、その機能が飛躍的に向上され、あるいは材料の固有特性を越えた全く新しい表面機能が得られることが期待されている。本研究は、ナノインデンテーション法による単結晶シリコンやシリコンカーバイド、石英、超硬合金などの各種先端材料のナノスケールの押し込みを行い、その機械的特性を評価すると同時に材料表面へのナノレベルの微細構造を創成加工することを目的として行われた。H28年度では、前年度の継続として3次元微細形状を創成するための多自由度押し込み加工システムを用いて各種硬脆材料への微小押し込み・形状創成実験を行い、インデンテーションによる材料変形・破壊・相変態の基本メカニズムの解明を行った。その結果、構築した超精密微細押し込み加工システムの有効性が確認され、曲面形状へのナノレベルの表面微細構造の創成加工が可能となった。これにより、様々な微細形状の創製および新たな機械的特性を持つ材料表層の創製の可能性が見出された。今後は本研究の成果を生かし、光学表面や撥水性表面の創成などへの応用を目指してゆく予定である。また、本研究を担当してきた外国人特別研究員が今後帰国する予定であり、引き続き本研究室と共同で国際共同研究を実施していくことで合意されている。