Improvement of compressive strength of unidirectional carbon fiber reinforced plastics

• Project/Area Number: 24K01184
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 26030:Composite materials and interfaces-related
• Research Institution: Nihon University
• Principal Investigator: 上田 政人 日本大学, 理工学部, 教授 (80434116)
• Project Period (FY): 2024-04-01 – 2027-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥11,180,000 (Direct Cost: ¥8,600,000、Indirect Cost: ¥2,580,000); Fiscal Year 2026: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000); Fiscal Year 2025: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2024: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
• Keywords: 炭素繊維強化プラスチック / 圧縮強度 / マイクロメカニクス

Outline of Research at the Start

炭素繊維強化プラスチック（CFRP）は炭素繊維とエポキシ樹脂とからなる複合材料であり，軽量かつ力学特性に優れる．このCFRPの引張強度は，繊維の材料開発に伴って向上しているが，圧縮強度については向上していない課題を有している．これまでの研究により，繊維と樹脂との力学特性及び繊維うねりとそのばらつきを考慮に入れることで，CFRPの圧縮強度が予測可能であることを示した．この結果から，圧縮強度を向上させるためには樹脂のせん断特性の向上が必要である．圧縮強度の理論計算を基に，樹脂を炭素繊維よりも小さなナノファイバーで補強することによって，これまでにない高い圧縮強度を発揮するCFRPを実現する．