| Project/Area Number |
15656164
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Exploratory Research
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Field |
Composite materials/Physical properties
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
香川 豊 東京大学, 国際・産学共同研究センター, 教授 (50152591)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
本田 紘一 東京大学, 生産技術研究所, 助手 (80092328)
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| Project Period (FY) |
2003 – 2005
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2005)
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| Budget Amount *help |
¥2,700,000 (Direct Cost: ¥2,700,000)
Fiscal Year 2005: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2004: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Fiscal Year 2003: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
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| Keywords | 複合材料 / 電磁波 / 偏光作用 / 光透過 / 電波吸収 / 炭素繊維 / マイクロ波 / FDTD法 / ミリ波 |
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| Research Abstract |
マトリックス材料の95%以上の可視光領域の光を透過し、周波数20で-10dB以上の電波を遮蔽ができる複合材料を作製することを目標とした。このために、PMMAポリマーマトリックス中に直径5μmの炭素繊維を一方向に数mmの間隔でいっそう並べた材料を作製し、電波に対する偏光板を作製し、二枚の偏光板を利用して電波を遮蔽することを考えた。
得られた複合材料に、マイクロ波照射装置を用いてホーンアンテナより電波を照射し、材料表面の温度変化をサーモグラフィにより測定した。また、一つの繊維軸方向に垂直な断面の温度変化を求め、繊維とマトリックス中の温度変化を調べた。この結果から、作製した複合材料は電波に対する偏光効果により材料中で電波が熱エネルギーに変換されることが明らかになった。
偏光作用を定量的に理解するために、マクスウェルの方程式を差分化し、時間領域で解くFDTD法法を用いて偏光効果のシミュレーションを行った。解析モデルには実験で用いた一方向繊維強化複合材料を用いた。入射波源は正弦振動する平面波とし、繊維軸方向成分に電界を与えた。繊維格子面に対して垂直方向に電波を入射させ、入射波と透過波電界の振幅値の比からシールド特性を算出し繊維間隔、繊維直径及び周波数の変化に対する影響を調べた。このシミュレーションにより、目的とする周波数に対して最大の効果が得られる繊維間隔を求めることができた。また、実験の結果を説明することも可能になった。
実験及びシミュレーションの結果を、偏光を利用する電波遮蔽材料の機能設計方法として整理した。
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