2017 Fiscal Year Annual Research Report
Structural modification of multi-walled carbon nanotube: Is multi-walled carbon nanotube acceptable as a reinforcing agent in fiber-reinforced composites?
| Project/Area Number |
15H05502
|
|---|
| Research Institution | Tohoku University |
|---|
Principal Investigator |
山本 剛 東北大学, 大学院工学研究科, 准教授 (30436159)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
|
| Keywords | カーボンナノチューブ / 構造制御 / 複合材料 / 分子動力学 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
平成29年度は、平成27-28年度に得られた知見をもとに、「多層CNTは繊維強化プラスチックの強化要素となりうるか？」の命題に対して明確な答えを提示することを目的として、3つの研究課題を引き続き検討を行った。
(課題1)MWCNTの潜在ポテンシャル強度の解明と目指すべきナノ構造の発見：最外層に空孔欠陥を有するMWCNTの破壊様式ならびに力学的特性に及ぼす架橋結合密度(総原子数面積当たりの結合数)の影響を分子動力学法により調査した。架橋結合のないMWCNTは、空孔欠陥を起点にき裂が進展し、未欠陥のMWCNTと比べて大幅に公称強度が低下することがわかった。一方、架橋結合を有するMWCNTは、最外層に負荷した荷重を内層のCNTが荷重を担持することに起因して、架橋結合のないMWCNTと比べて公称強度が向上することがわかった。
(課題2)配向MWCNTの構造制御と破壊特性評価：CVD法で合成した異なるナノ構造を有する2種類のMWCNTの強度・破壊特性に及ぼす熱処理の影響を調査した。Raman分光法ならびにTEM観察にて測定した高い結晶性を有するMWCNTでは、熱処理を施しても強度ならびにヤング率の向上は認められなかった。一方、結晶性の低いMWCNTでは、約4倍程度の公称強度の向上が図られることがわかった。
(課題3)MWCNTRP複合材料の創製と設計指針の構築：本研究で作製した複合材料のMWCNT添加量の増加に伴う破断ひずみの低下傾向は、理論解析により得られた界面剥離が進展するひずみの値の低下傾向と概ね一致していることがわかった。加えて、複合材料の破断ひずみはMWCNT単味のそれ比べて低いことから、MWCNTの多重破断が発生する前に、界面の低い滑り抵抗に起因して、MWCNTの引き抜け挙動を伴う主き裂が発生したことが示された。
|
| Research Progress Status |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Strategy for Future Research Activity |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
|
Research Products
(9 results)
