research

試料内部の弾性波動伝搬に注目した粘弾性分布の定量的な可視化を目指しています.粘弾性計測の基本的な手法である引っ張り試験や動的粘弾性試験は試料の平均的な粘弾性を計測しますが,粘弾性の分布を可視化することは困難です.走査型プローブを用いた試料表面の粘弾性計測は試料表面近傍の粘弾性特性を可視化しますが,内部の分布を可視化することは困難です.
我々の研究室では,試料の”内部”に伝搬する弾性波に注目して試料内部の粘弾性情報の非破壊的な定量評価を目指します.

粘弾性とは

粘弾性は試料に静的・動的な荷重に対する歪みを特徴づける量で,部品が力に耐え形状を保持するために不可欠な指標です.機械部品を作る時に設計や加工に目が行きがちですが,材料のそのものの粘弾性は設計に欠かすことのできない視点です.品質管理の視点では,粘弾性特性が重要な製品であれば所望の粘弾性特性を持っているか検査する必要があります.

非破壊計測と可視化(イメージング)の必要性

粘弾性は試料に静的・動的な力を加えた時の歪み応答を使って計測します.しかし,この方法は引っ張り試験で代表されるように試料を試験片状に成形する必要があります.このような計測手法を破壊検査と呼び,測定したサンプルをその後再利用することは困難です.一方で,非破壊的に内部まで計測して可視化できれば,付加価値の高い工業製品や再生医療用細胞の全数検査への応用など,製造の常識を覆す可能性を秘めています.

光・超音波計測

試料内部の弾性波動伝搬を捉えるために,光や超音波を用いて試料内部・表面を高速に計測する手法を開発しています.

試料表面に現れた弾性波動伝搬の計測:弾性波波動伝搬が微小変位を伴うことを利用して光干渉計を持ちいて時空間的な変位を計測します.マイケルソン干渉計・サニアック干渉計・レーザードップラ計等を組み合わせた計測装置を開発しています.

試料内部を伝搬する弾性波動伝搬の計測:弾性波波動伝搬が微小変位を伴いながら伝搬する利用して高周波超音波計測を用いて時空間的な変位を計測します.

波動伝搬解析を用いた定量評価

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