機能性界面相の付与による繊維強化複合材料の高機能化

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14750072
• Research Institution: Tokyo Metropolitan University
• Principal Investigator: 小林 訓史 東京都立大学, 工学研究科, 助手 (80326016)
• Keywords: 機能性界面相 / 傾斜機能材料 / トランスバースクラック / 層間はく離 / 疲労試験 / 長期信頼性 / 複合材料 / 実験マイクロメカニクス

Research Abstract

繊維強化プラスチック(FRP)を構成する要素は,母材である樹脂・強化材である繊維,そしてそれらの界面が挙げられる.これまでFRPの高性能化に関しては,母材樹脂または強化繊維,もしくはその両方を高性能化することにより達成されてきた.ここで,第3の構成要素である界面に関しては,強化繊維の表面処理により界面強度の向上がなされてきた程度であり,材料設計のパラメータとしては十分に利用されてきたといえない.これは界面が二次元的な面として扱われてきたために,材料設計の自由度が低いためである.そこで,2次元的な界面の代わりに3次元的な広がりを有する界面相を付与し,その界面層に様々な機能性を与えることにより,FRPの更なる高機能化が達成可能であると考える.本研究の目的は,1.機能性界面相を有する繊維強化複合材料の作成法の確立,2.機能性界面相の特性が複合材料の巨視的な特性に及ぼす影響の解明,である.これらが達成されることにより,目的に応じた特性を有する複合材料の開発が可能となり,工業的意義は大きいと考えられる.
本年度は,強化繊維として炭素繊維を,母材としてエポキシ樹脂を用いた複合材料を作成した.また,界面相樹脂として,母材と同じ分子鎖を有するが,弾性率が小さく,伸び・靭性の大きい柔軟性エポキシ樹脂を選定し,界面相の弾性率を制御するための硬化剤の選定,界面相厚さを制御するための樹脂の希釈条件,成型温度・圧力-時間サイクルを決定し,柔軟性界面相を有するFRPの作成が可能となった.

Research Products

• [Publications] Satoshi Kobayashi, Nobuo Takeda: "Experimental and analytical characterization of transverse cracking behavior in carbon/bismaleimide cross-ply laminates under mechanical fatigue loading"Composites Part B. Vol.33. 471-478 (2002)
• [Publications] Satoshi Kobayashi, Nobuo Takeda: "Experimental characterization of microscopic damage behavior in carbon/bismaleimide composite-effects of temperature and laminate configuration"Composites Part A. Vol.33. 1529-1538 (2002)