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

2003 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, 講師 (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,その界面相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,昨年度の成果より作成することが可能となった柔軟性界面相を有するCFRP積層板に対して引張試験・曲げ試験・疲労試験を行うことにより,積層板中に最初に発生する損傷であるトランスバースクラックが大幅に抑制することが可能であることを確認した.また,繊維方向ではそれほど効果は無いが繊維直角方向の減衰特性が大幅に向上することを確認した.

Research Products

• [Publications] 小林訓史, 荻原慎二, 仲井朝美, 濱田泰以: "柔軟性界面相を有する平織複合材料の各種力学的特性"材料システム. Vol.21. 49-54 (2003)
• [Publications] 小林訓史, 杉本健一, 仲井朝美, 濱田泰以: "界面制御による複合材料積層板におけるトランスバースクラック抑制"最新の複合材料界面科学研究 2003. 25 1-25 2 (2003)
• [Publications] 小林訓史, 山本勝, 若山修一: "モデルコンポジットを用いた繊維/樹脂界面における破壊過程の評価"日本実験力学学会講演論文集. 321-322 (2003)
• [Publications] Satoshi KOBAYASHI, Ken-ichi SUGIMOTO, Asami NAKAI, Hiroyuki HAMADA: "Improvement in transverse properties of CFRP laminates using hybridization method"Proceedings of the 14th International Conference on Composite Materials. ID 0875 (2003)
• [Publications] Satoshi KOBAYASHI, Asami NAKAI, Hiroyuki HAMADA: "Suppression of Microscopic Damage in Epoxy-based Composites using Flexible Interphase"Journal of Materials Science Letters. Vol.22, No.19. 1315-1318 (2003)