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Investigation of mechanical properties of metal-one dimensional carbon nanotube composite by atomic simulation

Research Project

Project/Area Number 17K14826
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeMulti-year Fund
Research Field Composite materials/Surface and interface engineering
Research InstitutionCollege of Industrial Technology

Principal Investigator

Mori Hideki  産業技術短期大学, その他部局等, 講師 (00456998)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2018: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2017: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Keywords複合材料 / カーボンナノチューブ / アルミニウム / 転位 / 分子動力学 / 分子動力学法 / フラーレン / 加工硬化 / 転位ループ形成 / 交差すべり / 構造用複合材料
Outline of Final Research Achievements

To maintain the sustainable society, it is very important to develop the advanced structural material. In this work, we investigate the mechanical properties of metal-one dimensional carbon nanotube (CNT) composite in Aluminum (Al) matrix by using molecular dynamics (MD) simulation.
First, we calculate the direct interaction between single CNT and one dislocation, which cause the plastic deformation of metals, and also estimate the effect of CNT on mechanical properties of Al matrix, such as yield strength and work hardening. Furthermore, we calculate the multi-step interaction between single CNT and one dislocation, and found unique iteration between dislocation and CNT as one dimensional inclusion. These results are very important to develop the advanced composite materials.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では,カーボンナノチューブ(CNT)と転位との直接的な多段階に渡る相互作用の評価を行い、転位とCNTの一次元構造特有の相互作用を確認した。本研究で得られた結果は,アルミニウム(Al)-CNT複合材料における一次元ナノ構造体を有効活用した強度コントロール法の構築必要不可欠な成果である。さらに、一次元ナノ構造体による金属材料強化手法は、Al-CNT複合材料への適用のみならず次世代の高機能高強度な複合材料開発の指針となるものであり、社会的・工学的意義も高いものである。

Report

(3 results)
  • 2018 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2017 Research-status Report
  • Research Products

    (7 results)

All 2019 2018 2017

All Presentation (7 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Presentation] アルミニウム母材中における転位とカーボンナノ構造体との相互作用の解析2019

    • Author(s)
      森英喜、尾方成信
    • Organizer
      金属学会2019年春期講演大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 一般化されたパイエルス-ナバロモデルによるアルミニウム中転位芯構造の解析2019

    • Author(s)
      森英喜
    • Organizer
      日本物理学会第74回年次大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] アルミーカーボンナノチューブ複合材料における転位ーナノチューブ相互作用の原子論的解析2018

    • Author(s)
      森英喜、尾方成信
    • Organizer
      第23回計算工学講演会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Investigation of dislocation core structure in Aluminum by using a generalized Peierls-Nabarro model2018

    • Author(s)
      森英喜
    • Organizer
      MMM2018(Osaka)
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 深層ニューラルネットワークの枠組みを用いた原子間ポテンシャルによるアルミ中の転位構造の解析2018

    • Author(s)
      森英喜
    • Organizer
      日本金属学会2018年春期講演大会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] A Deep neural network atomic potential for investigation of lattice defects in Aluminum2017

    • Author(s)
      Hideki Mori
    • Organizer
      Materials Research Society (MRS) fall meeting
    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 金属固体中での不均一エネルギー場における不純物等の拡散挙動の数値解析法の検討2017

    • Author(s)
      森英喜
    • Organizer
      日本金属学会2017年秋期講演大会
    • Related Report
      2017 Research-status Report

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Published: 2017-04-28   Modified: 2020-03-30  

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