ガラスのマイクロ・ナノインプリント成形に関する有限要素シミュレーション

概要

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近年，ガラスデバイスの成形法として，金型を用いたインプリント成形が注目されている．インプリント成形は，所望の形状に加工された金型形状をガラスに転写させる技術であり，光通信用の光導波路やマイクロレンズアレイといった様々な用途の光学デバイスを安価かつ容易に製造できる．しかしながら，ガラスは応力とひずみの関係が時間と温度に依存する熱粘弾性体であるため，成形温度や成形圧力，冷却時間など，考慮すべきパラメータを実験により探索することは多くのコストと労力が必要となる．そこで本研究では，有限要素解析を用いてガラスのナノインプリント成形の最適成形条件を評価することを目的とする．数値解析に先立ち，様々な温度環境下での一軸圧縮クリープ試験を実施し，ガラス材料の熱粘弾性特性の導出を行った.得られた熱粘弾性特性を用い，ナノサイズの矩形溝形状の成形に関する数値シミュレーションを実施し，実際の成形試験結果との比較を行った.
日本学術会議「機械工学委員会・土木工学・建築学委員会合同IUTAM分科会」の論文