光ファイバとの複合化により自己診断機能を有する金属系スマート複合材料の創製

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11450254
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Chiba University
• Principal Investigator: 浅沼 博 千葉大学, 工学部, 助教授 (40167888)
• Keywords: スマートマテリアル / 自己診断 / 光ファイバ / 金属系複合材料 / 繊維破断 / 破壊プロセス / 光ファイバセンサ / FBGセンサ

Research Abstract

本研究では,自己診断機能を有する連続繊維強化金属複合材料の創製を目指し,まず,SiC連続繊維強化アルミニウム(SiC/Al)複合材料を対象に,光ファイバセンサ埋込みによるその実現のための基礎的事項を検討した.浅沼が既に開発した界面層形成・接合法によれば,石英系光ファイバを損傷することなくアルミニウムマトリックス中に埋め込み可能であるばかりでなく,予備亀裂を導入した極めて脆弱な光ファイバも破断させることなく埋め込み可能であることを確認した.これを材料内で破断させることにより,光ファイバの光軸に垂直でかつ平坦な破断面が形成され,また破断した両光ファイバ瑞の互いの光軸も良く一致しているため,良好な光干渉型ひずみセンサがその場形成でき,その機能の安定性,再現性を確認した.なお,光軸に垂直な変形や曲げに対しては,本センサは光損失型センサとして機能することも明らかになった.本光ファイバセンサは,簡単に形成可能でありかつ構造が極めて単純であるため,複合材料への埋込みセンサとして最適であると考えられる.本方法によれば,センサを複数個同時に形成させることも可能である.また本研究では,より高機能なFBG(Fiber Bragg Grating)センサの界面層形成・接合法によるアルミニウムマトリックス中への埋め込みを検討し,本方法によればその機能を損なうことなく埋め込み可能であることを明らかにした.今後は,これらをチタンマトリックス中において実現し,強化繊維の破断などが自己診断できる新しいタイプの連続繊推強化金属複合材料の創製を実現する.