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

用于创建微结构表面的压电驱动原位纳米压痕研究

• 批准号: 14F04048
• 负责人: 閻 紀旺
• 金额: $ 1.54万
• 依托单位: Keio University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2014
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2014-04-25 至 2017-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14F04048/
• 关键词: ナノインデンテーション; 押し込み; 単結晶シリコン; 相変態; マイクロ・ナノ加工; 超精密切削

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。

Mechanical, optical, and functional properties of various leading materials include inherent surface functions, regular (irregular) material surfaces, and fine structure formation. This study aims to evaluate the mechanical properties of various advanced materials such as quartz, quartz and superhard alloys, and to create and process fine structures on the surface of materials. In 2008, the company launched a multi-degree of freedom (DOF) process for the creation of three-dimensional fine shapes, using a variety of hard and brittle materials. As a result, it is possible to confirm the effectiveness of ultra-precision machining system, and to create surface fine structure by using curved surface shape. The possibility of creating fine shapes and new mechanical properties to hold the surface layer of materials has been revealed. In the future, the results of this research will be published, and the creation and application of optical and hydrophobic surfaces will be indicated. The Office of Foreign Affairs will conduct joint international research in the future.

项目成果

Possibility for rapid generation of high-pressure phases in single-crystal silicon by fast nanoindentation

• DOI: 10.1088/0268-1242/30/11/115001
• 发表时间: 2015-09
• 期刊: Semiconductor Science and Technology
• 影响因子: 1.9
• 作者: Hu Huang;Jiwang Yan

In situ characterization of formation and growth of high-pressure phases in single-crystal silicon during nanoindentation

纳米压痕过程中单晶硅高压相的形成和生长的原位表征

• DOI: 10.1007/s00339-016-9973-2
• 发表时间: 2016
• 期刊: Applied Physics A – Material Science & Processing
• 作者: H. Huang;J. Yan
• 通讯作者: J. Yan

New insights into phase transformations in single crystal silicon by controlled cyclic nanoindentation

• DOI: 10.1016/j.scriptamat.2015.02.008
• 发表时间: 2015-06-01
• 期刊: SCRIPTA MATERIALIA
• 影响因子: 6
• 作者: Huang, Hu;Yan, Jiwang
• 通讯作者: Yan, Jiwang

Effects of pre-compression deformation on nanoindentation response of Zr65Cu15Al10Ni10 bulk metallic glass

• DOI: 10.1016/j.jallcom.2016.03.057
• 发表时间: 2016-07-25
• 期刊: JOURNAL OF ALLOYS AND COMPOUNDS
• 影响因子: 6.2
• 作者: Huang, Hu;Zhang, Jiliang;Yan, Jiwang
• 通讯作者: Yan, Jiwang

On the mechanism of secondary pop-out in cyclic nanoindentation of single-crystal silicon

• DOI: 10.1557/jmr.2015.120
• 发表时间: 2015-06-14
• 期刊: JOURNAL OF MATERIALS RESEARCH
• 影响因子: 2.7
• 作者: Huang, Hu;Yan, Jiwang
• 通讯作者: Yan, Jiwang