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Quantification of heterogeneity of epoxy structure and fatigue properties

Research Project

Project/Area Number 21K03752
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 18010:Mechanics of materials and materials-related
Research InstitutionUniversity of Hyogo

Principal Investigator

Matsuda Satoshi  兵庫県立大学, 工学研究科, 准教授 (40316047)

Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2022: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2021: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Keywordsエポキシ樹脂 / 不均一構造 / 動的粘弾性 / 疲労特性 / 疲労 / 接着 / 吸水特性 / ガラス転移温度 / エポキシ接着剤 / ナノ構造
Outline of Research at the Start

本研究「エポキシ樹脂の不均質構造の定量化と疲労特性への影響」では,ナノオーダーでの不均質性を制御し,マクロな機械的特性を改善することを目的とする.まず,動的粘弾性を用いた吸水によるネットワーク構造の不均質性の顕在化を足掛かりとし,不均質性を定量化する手法の確立を行う.化学構造設計や硬化条件制御により不均質性の異なるネットワークを有するエポキシ樹脂の作製を試みる.作製したエポキシ樹脂の疲労特性,接着疲労特性について調べ,不均質構造との関係を明らかにする.

Outline of Final Research Achievements

The aim of this project is to clear effect of epoxy network structure on fatigue crack propagation resistance by investigating the relation between network structure and fracture process near the fatigue threshold. First, epoxy materials with different network structure was formed and static and fatigue crack propagation resistance of the bulk epoxy and the adhesive structure was investigated. The enhancement in the inhomogeneity of epoxy network lead to the decrease in the fatigue crack propagation resistance of both bulks and adhesives. Second, It was tried to evaluate the inhomogeneity of network structure by the dynamic mechanical analysis of the epoxy materials with moisture absorption. many types of epoxy-curing agent combination had the inhomogeneous crosslink density. The inhomogeneous structure also could be observed clearly by moisture absorption.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では,エポキシ樹脂の架橋不均一性に着目し,その可視化に成功し,架橋不均一性が疲労き裂伝ぱ抵抗に影響を及ぼすことを明らかにした。構造用接着剤や繊維強化複合材料では疲労抵抗が重要な特性であり,本結果はミクロな構造を制御することにより疲労抵抗を改善する新たな樹脂組成設計を可能とする。また,今後発展するであろうマテリアルインフォマッティクスを用いた材料設計においてもミクロな構造制御という鍵となる要素の端緒を担うものである。

Report

(4 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • Research Products

    (3 results)

All 2023

All Presentation (3 results)

  • [Presentation] アニオン重合触媒硬化エポキシ樹脂の力学特性と架橋不均一性2023

    • Author(s)
      眞鍋碩仁,松田聡,柿部剛史,岸肇
    • Organizer
      第61回日本接着学会年次大会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] エポキシ樹脂の分子量分布が接着疲労特性に及ぼす影響2023

    • Author(s)
      米田侑矢,松田聡,村岡智裕,柿部剛史,岸肇
    • Organizer
      第61回日本接着学会年次大会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] エポキシ樹脂のネットワーク構造と疲労き裂進展特性2023

    • Author(s)
      松田聡,今出陣,中川貴晴,下多祐輔,村岡智裕,米田侑矢,柿部剛史,岸肇
    • Organizer
      高温強度・破壊力学合同シンポジウム
    • Related Report
      2023 Annual Research Report

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Published: 2021-04-28   Modified: 2025-01-30  

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