| Project/Area Number |
23K21001
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| Project/Area Number (Other) |
21H01525 (2021-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2021-2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 24010:Aerospace engineering-related
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
横関 智弘 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (50399549)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岡田 孝雄 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 航空技術部門, 主任研究開発員 (50392858)
高橋 辰宏 山形大学, 大学院有機材料システム研究科, 教授 (60344818)
後藤 晃哉 山形大学, 有機エレクトロニクスイノベーションセンター, プロジェクト教員(助教) (10570864)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥17,290,000 (Direct Cost: ¥13,300,000、Indirect Cost: ¥3,990,000)
Fiscal Year 2024: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Fiscal Year 2023: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2021: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
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| Keywords | 導電性複合材 / 航空機構造材料 / 耐雷構造 / 複合材構造 / 導電性樹脂 / 複合材料 / 導電性 |
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| Outline of Research at the Start |
導電性ポリマーを用いたCFRP構造の落雷保護システムの開発を目指している。成形性と高導電性を両立した導電性ポリマーを開発し、それをコーティング層としてCFRP構造の表面に塗布し、雷撃時にCFRP構造を守ることが可能な耐雷システムの開発を進めている。コーティング性能の評価試験、コーティングサンプルの試作と力学性能評価、コーティング層付きのCFRPサンプルの耐雷試験評価等を実施することで、落雷保護層としての実現性を検証する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
導電性樹脂の成形性向上のため、ポリマー・ドーパント・硬化ポリマーの配合、混錬条件、硬化条件などを検討し、樹脂の粘度特性や導電性・硬化特性を評価することで、配合やプロセスの最適化を進めた。また、配合後の保存安定性や硬化後の吸湿後性能劣化を抑制するための成分配合など、導電性樹脂の改良を行い、1[S/cm]以上の高い導電性を発現する樹脂組成を確立することに成功した。
高導電化を達成した導電性樹脂について、より簡便・大量に導電性樹脂の作製を可能とするため、ロールミル装置を用いての製作手法を検討した。大量製作した場合も同等の特性が得られることを確認した。航空機構造の表面に導電性樹脂を塗布することを想定し、塗工後の特性評価、HotWet（高温・高湿）での特性評価を実施した。吸湿することにより、導電性は低下しないものの、力学特性はわずか低下する可能性があることがわかった。
複合材構造の耐雷性評価を行うため、検討したコーティング手法を用いてCFRPの上面に導電性樹脂を塗布し、約150mm角のCFRPサンプルを製作し、SAE規格に準じた雷撃試験（修正A波形：瞬時の大電流付与）を実施した。さらに、雷撃を与えたサンプルに対し、導電性樹脂を塗工しなおす修理を実施し、そのプロセス検討と雷撃後の損傷評価も実施した。雷撃時にコーティング層は損傷するが、修理を施すことで、再度耐雷性を確保できることを示し、耐雷複合材構造の実用化の目処を得ることができた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
新規耐雷構造としてCFRP上に導電性樹脂コーティングを施すプロセスを開発し、導電性評価や耐雷評価を実施することで、耐雷構造として十分な性能を有していることを確認した。当初の予定どおりの進捗であり、目標も達成しているため。
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| Strategy for Future Research Activity |
航空機構造として、HotWet（高温・高湿）等での特性発現も重要であり、樹脂配合やプロセスの改善を行いながら、HotWet特性の向上策も検討する。また、耐油特性や修理後特性など、航空機構造への適用に必要な性能評価を実施しながら、実証していく計画である。
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