| Project/Area Number |
20H02039
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 18010:Mechanics of materials and materials-related
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| Research Institution | Hiroshima University (2022-2023)
Osaka Research Institute of Industrial Science and Technology (2020-2021) |
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Principal Investigator |
Katagiri Kazuaki 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 教授 (70521277)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
戸谷 剛 北海道大学, 工学研究院, 教授 (00301937)
陶山 剛 地方独立行政法人大阪産業技術研究所, 和泉センター, 研究員 (00712928)
奥村 俊彦 地方独立行政法人大阪産業技術研究所, 和泉センター, 主幹研究員 (10359408)
磯野 拓也 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (70740075)
本田 真也 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (90548190)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥18,070,000 (Direct Cost: ¥13,900,000、Indirect Cost: ¥4,170,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000)
Fiscal Year 2021: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2020: ¥8,450,000 (Direct Cost: ¥6,500,000、Indirect Cost: ¥1,950,000)
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| Keywords | CFRP / 電着 / 航空機構造 / ラティス構造 / セルロースナノファイバー / 蓄熱材 / ヒートシンク / 衝撃強度 / 炭素繊維 / 脱オートクレーブ / 蓄熱 / CFRPの製造方法 |
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| Outline of Research at the Start |
炭素繊維強化複合材料(CFRP)によるラティス(＝格子)構造は、炭素繊維の剛性と強度を最大限に活用した軽量・高強度構造となるが、製造には制約が多い。本研究は、自動車塗装に使われる電着液に炭素繊維を浸漬し、通電により、繊維表面に樹脂を析出させて含浸する独自の電着樹脂含浸法を適用し、ラティス構造の製造法を開発する。特に、CFRP部材を曲線化し、部材の交点近傍の応力集中を緩和する。また、持続可能な資源で、強度に優れるセルロースナノファイバーを添加し、ラティス構造を強靱化する手法を提示する。更に、ラティス状の伝熱面を有する軽量で高性能なヒートシンクを創製する。
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| Outline of Final Research Achievements |
The lattice structure made of carbon fiber-reinforced composite material is a lightweight, high-strength structure that takes full advantage of the stiffness and strength of carbon fiber. However, there are many restrictions on manufacturing lattice structures. In this research, we applied a unique electrodeposition resin impregnation method in which carbon fibers are immersed in an electrodeposition solution used for automobile painting, and a current is applied to deposit and impregnate the fiber surface with resin. (A) We have developed a manufacturing method for the lattice structure. In addition, (B) we demonstrated a method to strengthen the lattice structure by adding cellulose nanofibers, which are sustainable resources and have excellent strength. Furthermore, (C) we progressed with the development of a method to combine heat storage material with resin impregnation at the same time as realizing a lightweight, high-performance CFRP heat sink.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
CFRPは、炭素“繊維”という一次元材料と強度が低い樹脂の複合材料である以上、炭素繊維の強度と剛性を最大限に活用するラティス構造が最も洗練された構造となるが、現在のCFRPの製造法でラティス構造を製造するには多くの制約があった。そこで、自動車ボディの電着塗装を元にした樹脂含浸法を適用した製造手法を提示することができた。また、セルロースナノファイバーを添加すればCFRPの衝撃強度が向上することも示した。更に、電子機器の急激発熱対策として、CFRPの筐体に蓄熱材を複合化する手法の開発を試みた。
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