粉体結晶 · 格子間隔
粒子間隔が転位滑りを制御する
この研究の要点
より密な粉体結晶では，粒子間摩擦が大きくても転位滑りが持続し，中間摩擦域では降伏応力が垂直応力に比例します．隣り合う粒子の間隔を変えると，結晶欠陥が動けるか，規則構造が壊れるかが変わります．
背景と問い
粉体結晶で転位滑りが見つかった後，次に重要となるのは，充填構造を変えてもこの機構が保たれるかです．格子間隔を変えると，粒子の重なり，垂直応力，転位芯の幅が同時に変わります．摩擦との組合せによって，欠陥が滑るか結晶秩序が崩れるかが決まります．
どのように調べたか
一つの転位を含む単層粉体結晶を離散要素法（DEM）で構築し，粒子の格子間隔と粒子間摩擦をともに変えました．ゆっくりせん断しながら，転位の運動，結晶秩序，降伏応力，垂直応力を追跡し，転位滑りと構造崩壊の境界を調べました．
主な結果
格子間隔が狭い密な配置ほど，粒子間摩擦が大きくても転位滑りが保たれました．中間摩擦域では，どの格子間隔でも降伏応力が垂直応力に比例します．ただし摩擦が非常に小さい領域では，転位に由来し，摩擦にほとんど依存しない弾性障壁が支配的となるため，この比例関係は崩れます．
この研究の意味
粉体で転位滑りが起こることを示すだけでなく，どの格子間隔と摩擦条件で起こるかまで整理した研究です．格子間隔と摩擦は数値計算でも実験でも調整できるため，転位滑りを観察する条件の選定や，規則的な粒子集合体の降伏強度設計に役立ちます．
キーワード
粉体結晶，格子間隔，転位滑り，DEMシミュレーション，垂直応力．
論文情報
, “Dislocation glides in monolayered granular media: Effect of lattice constant,” EPJ Web of Conferences 340, 04008 (2025).