【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.05.07】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
24TU0086
利用課題名 / Title
岩石構成鉱物のマイクロ破壊靭性評価
利用した実施機関 / Support Institute
東北大学 / Tohoku Univ.
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）計測・分析/Advanced Characterization（副 / Sub）-
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）マルチマテリアル化技術・次世代高分子マテリアル/Multi-material technologies / Next-generation high-molecular materials（副 / Sub）-
キーワード / Keywords
マイクロ破壊靭性, 鉱物,集束イオンビーム/ Focused ion beam
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
坂口 清敏
所属名 / Affiliation
東北大学大学院環境科学研究科
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
奥檀
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
兒玉裕美子
利用形態 / Support Type
（主 / Main）技術代行/Technology Substitution（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
TU-508：集束イオンビーム加工装置
TU-521：プラズマ集束イオンビーム加工装置
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
微細な鉱物粒子を持つ不均質体である岩石の破壊現象を、その微視的な観点を含めて検討・解明することを目的として、本小松安山岩を構成する鉱物（斜長石、輝石、磁鉄鉱、石基）を対象にFIBにてカンチレバー型マイクロ供試体を作製しマイクロ破壊靭性（MFT）試験を実施した。
実験 / Experimental
本小松安山岩を構成する鉱物（斜長石、輝石、磁鉄鉱、石基）を対象にしたマイクロ破壊靭性（MFT）試験を実施し、かつ、MFTの寸法依存性についても検討するため、カンチレバー型の供試体（10um×10um×50um）を上述の鉱物を対象にFIBで作製した（図１）。破壊靭性試験については、利用者所有のマイクロ材料試験装置を用いて実施した。各鉱物に対する供試体の状態および実験後の状況については図２に示す。
結果と考察 / Results and Discussion
本小松安山岩に含まれる鉱物のマイクロ破壊靭性値（MFT）KICは、斜長石0.95 MPa m1/2、輝石1.91 MPa m1/2、磁鉄鉱1.08MPa m1/2、石基0.24MPa m1/2であった。これらの数値を用いて本小松安山岩のSCB試験を対象としたマクロな数値シミュレーションモデルに必要なマイクロパラメータを評価し、き裂進展のDEMシミュレーションを行った。その結果、マイクロ破壊靭性値の実測値を反映した数値シミュレーションモデルを構築することで、より精度の高い数値シミュレーションが可能になることを確認した。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
図１ FIBで加工した供試体(a),(b)は加工途中，(c)は加工完了
図２ マイクロ破壊靭性試験前後の供試体の状態
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
FIBによる供試体作製は金属材料研究所ARIM事業班 兒玉裕美子氏の支援によった。ここに記して感謝を申し上げます。
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件