ナノ力学領域における破壊前駆現象検出の為の動的ロックイン発熱解析法開発

纳米力学领域检测断裂前兆现象的动态锁定生热分析方法的发展

• 批准号: 22K04887
• 负责人: 森本 崇宏
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2027-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04887/
• 关键词: ナノ力学; カーボンナノチューブ; CNT線材; ロックイン発熱; 破壊挙動

本研究課題は、ロックイン発熱解析法をナノスケールでの破壊進展の前兆現象の検出を行うための新規ナノ力学評価法とするため、動的な微小振動を印可下での、ナノ構造変化と発熱構造の相関性を明らかにすることを目的としてる。研究初年度の本年度は、提案手法の基本コンセプトの検証に取り組んだ。具体的には、微小な動的振動印可手法の確立、モデル材料の選定、モデル材料を用いた応力ひずみ曲線と発熱画像の検証を行った。動的振動の印可手法としては、従来の初期値に対する正負振動よりも、本課題で導入した正側のみの振動が、正負振動印可よりも有効であることを確かめた。また、モデル材料としては多層カーボンナノチューブのフォレストから作製したCNT膜を選定し、それらを一定の静的伸長条件下で動的振動を印可し、それらの定常電流有無の条件間での差分像を取得する事で、予備検討や研究計画時に想定した脆弱箇所可視化像と同等の画像取得が可能であることが明らかとなった。これにより、目的試料に内在する物理的な脆弱箇所を試料破断のはるか以前の段階で特定する事が可能となり、従来破断後の解析に限られていた破断や伸長といった機械特性と、試料内部の微細構造との詳細な相関研究が可能となることで、ナノ力学解析より一層の解明に貢献する事が期待される。次年度以降ではモデル材料の最適化、動的振動および電流印可手法の最適化を行い、本手法の有効性の確認とナノ構造破壊現象解明に繋がる学理研究に取り組んでいく予定である。

This research topic is aimed at the identification of precursor phenomena in the development of thermal analysis methods, the development of new mechanical evaluation methods, the identification of dynamic micro-vibration, the identification of structural transformation and the correlation of thermal structures. This year, the initial year of the study, the proposal method of the basic information on the selection of evidence group. Specific, micro-dynamic vibration printing methods can be established, selected, and used in the detection of thermal images. The vibration of the positive side can be detected by the negative vibration method. The CNT film is made of a multilayer material, and dynamic vibration can be printed under certain static elongation conditions. Differential images can be obtained under conditions of presence or absence of steady current. For this purpose, the physical fragility of the specimen, the specific stage of the specimen fracture, the limit of the specimen fracture, the elongation, the detailed correlation study of the specimen internal structure, and the expected contribution of the layer of the specimen fracture. In the next year, the optimization of the material, the optimization of the dynamic vibration and current printing method, the confirmation of the effectiveness of the method, the explanation of the structural damage phenomenon, and the theoretical research are selected.