Control of Al/carbon fiber composite microstructure through interfacial reaction control during metal additive manufacturing

• Project/Area Number: 24K17510
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 26030:Composite materials and interfaces-related
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 鈴木 飛鳥 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (90802603)
• Project Period (FY): 2024-04-01 – 2027-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2026: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2025: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2024: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
• Keywords: 金属積層造形 / アルミニウム / 炭素繊維 / 複合材料 / 熱伝導

Outline of Research at the Start

熱エネルギーの有効利用に向けて，熱を目的の方向へ輸送する技術が必要とされている．そのためには，高熱伝導率（熱輸送パート）と低熱伝導率（断熱パート）を同一部材内で任意に制御した部材を作製する必要がある．金属3Dプリントは，粉末原料にレーザを照射する技術であり，レーザの条件によって局所的に材料の性質を制御できる．このプロセスを最大限生かすために，Al/炭素繊維の原料を用いる．Al/炭素繊維は高熱伝導率な材料であるが，反応させるとAl/Al4C3という低熱伝導率な材料に変化する．そこで，金属3Dプリント中にAl/炭素繊維間の反応を制御することで，高・低熱伝導率材料を作り分ける指針を獲得する．