Nanomechanics on rewritable material strength by anomalous electrons

反常电子可重写材料强度的纳米力学

基本信息

批准号：
20H05653
负责人：
平方寛之
金额：
$ 128.79万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-08-31 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H05653/
关键词：
材料強度電子

项目摘要

本年度は、１．電子/ホール注入材に対する強度実験、２．疲労・クリープ特性への展開のための実験システムの構築、３．電子注入材の強度解析、および、４．電子応力理論の構築に取り組んだ。研究実績の概要は以下の通りである。１．前年度に引き続き、電子注入材に対する強度試験を実施した。主要な成果として、Siの原子間結合強度に及ぼすAnomalous電子の影響を実験的に検討して、電子線照射によるホール注入により原子間結合の引張強度に相当する破壊じん性が増大することを明らかにした。さらに、絶縁体材料である合成石英を供試材として、Anomalous 電子の注入・保持とそれらの条件下での強度評価試験法を確立した。２．疲労特性やクリープ特性に及ぼすAnomalous電子の影響を検討すめ、前年度までに開発した電子注入方法および力学試験方法を基に、電子／ホール制御条件下において疲労およびクリープ試験ができる力学試験システムを導入して、必要な追加改造を施した。これにより、多様な変形・破壊現象に対するAnomalous 電子の影響を解明する実験基盤を構築した。３．前年度までに構築した計算環境により、共有結合性、イオン結合性、金属結合性の典型材料を対象として電子注入材に対する強度解析を実施した。これにより、実験に供する対象材料の理論予測を行うとともに、強化機構の体系化と法則解明に向けてデータを拡充した。４．Anomalous電子の影響を統一的に理解するために、量子力学を基礎として電子論まで拡張した応力概念（電子応力）を提案し、これに基づいて結合の力学状態を直接的かつ陽に反映した応力の解析法（第一原理電子応力解析法）を開発した。これにより、Anomalous 電子による結合強度変化の機構を根源的な観点から統一的に理解する理論的基盤を構築した。

今年，1。电子/空穴注入材料的强度实验，2。疲劳/蠕变特性应用实验系统的构建，3。电子注入材料的强度分析，4。致力于电子应力理论的构建。研究结果总结如下。 1.继去年之后，我们对电子注入材料进行了强度测试。作为主要结果，我们通过实验研究了反常电子对硅中原子间键强度的影响，并揭示了电子束照射的空穴注入增加了断裂韧性，这对应于原子间键的拉伸强度。此外，使用绝缘材料合成石英作为测试材料，我们建立了注入和保留异常电子并评估该条件下强度的测试方法。 2.我们研究了反常电子对疲劳特性和蠕变特性的影响，并在去年开发的电子注入法和机械试验方法的基础上，推出了可以在电子/空穴控制条件下进行疲劳和蠕变试验的机械试验系统。并进行了必要的额外修改。因此，我们建立了一个实验平台来阐明反常电子对各种变形和断裂现象的影响。 3.利用去年建立的计算环境，我们对具有共价键、离子键和金属键的典型材料的电子注入材料进行了强度分析。通过这种方式，我们不仅对实验中使用的材料进行了理论预测，而且扩展了数据以系统化强化机制并阐明其规律。 4.为了统一理解反常电子的影响，我们提出了基于量子力学并扩展到电子理论的应力概念（电子应力），并在此基础上直接、明确地反映键的力学状态的应力。我们开发了一种分析方法（第一原理电子应力分析方法）。从而，我们为从根本上统一理解反常电子引起的键强度变化机制奠定了理论基础。

项目成果

期刊论文数量（52）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Lamellar aspect-ratio and thickness-dependent strength-ductility synergy in pure nickel during in-situ micro-tensile loading

DOI：
10.1016/j.jmst.2023.01.037
发表时间：
2023-03
期刊：
Journal of Materials Science & Technology
影响因子：
0
作者：
Z. Wang;Yun-Fei Jia;Kai-Shang Li;Yong Zhang;Jiazi Cai;Xian‐Cheng Zhang;H. Hirakata;Shangdong Tu-Shangdo
通讯作者：
Z. Wang;Yun-Fei Jia;Kai-Shang Li;Yong Zhang;Jiazi Cai;Xian‐Cheng Zhang;H. Hirakata;Shangdong Tu-Shangdo

Bending deformation and self-restoration of submicron-sized graphite cantilevers

DOI：
10.1016/j.actamat.2022.118381
发表时间：
2022-09
期刊：
Acta Materialia
影响因子：
9.4
作者：
M. Akiyoshi;Shunya Koike;T. Shimada;H. Hirakata
通讯作者：
M. Akiyoshi;Shunya Koike;T. Shimada;H. Hirakata

電子応力概念の提案と第一原理電子応力解析法の開発

电子应力概念的提出及第一性原理电子应力分析方法的发展

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Mizue Mizoshiri;Nam Ha Phuong;Huy Quang Tran;Tomoji Ohishi;王慶華，李志遠，フィクリモハマド，荻原慎二;藤田涼雅，坂口竣平，嶋田隆広，平方寛之
通讯作者：
藤田涼雅，坂口竣平，嶋田隆広，平方寛之

強誘電体ナノ薄膜への押し込みによる分極スキルミオン組織形成に関するPhase-field解析

通过压入铁电纳米薄膜形成极化斯格明子结构的相场分析

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Miyake Masashi;Matsuda Tomoki;Sano Tomokazu;Hirose Akio;Shiomi Yasutomo;Sasaki Mitsuo;笠井恒汰
通讯作者：
笠井恒汰

材料の結合強度に及ぼす Anomalous 電子の影響

反常电子对材料结合强度的影响

DOI：
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
0
作者：
平方寛之;佐野恭兵;嶋田隆広
通讯作者：
嶋田隆広

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DOI：
发表时间：
2018
期刊：
影响因子：
0
作者：
伊達虹貴;近藤俊之;平方寛之;箕島弘二
通讯作者：
箕島弘二

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DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
嶋田隆広;野田大樹;藤田涼雅;平方寛之;中山健・中村謙太郎・藤永公一郎・高谷雄太郎・原口悟・永石一弥・川合達也・石川剛志・加藤泰浩;PARK HANSEO (for the ALICE Collaboration)
通讯作者：
PARK HANSEO (for the ALICE Collaboration)