2016 Fiscal Year Research-status Report
Tri-Functional自己センシングCFRP構造キャパシタの開発研究
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15K05673
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
轟 章 東京工業大学, 工学院, 教授 (50211397)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | キャパシタ / サンドイッチ構造 / 複合材 / 炭素繊維 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度までにおいて，活性炭電極を使用して紙製のセパレータを用いることで電気二重層キャパシタが複合材料のフォームコア構造内部に設置可能であることが実証された．しかし，フォームコアをスキン材の炭素繊維強化複合材料に接着する際に電解液の漏えいなどの問題点が生じていた．また，活性炭電極の性能が十分に達成できない問題を有していた．
平成28年度においては，これたの問題を解決するためにフォームコアを廃止し，３Ｄプリンタで作成した熱可塑性複合材料を用いて，スキン材を炭素繊維強化熱可塑性樹脂としてコア材を熱可塑性樹脂に変更し，オス型とメス型をスキン材上下面に整形することではめ合わせによって簡単にサンドイッチ構造ができるスナップインＣＦＲＰサンドイッチ構造を開発し，その内部に電気二重層キャパシタを設置することにした．これによって長期試験においても電解液の漏えいがないことが確認された．
３Ｄプリンタで作成したスナップインＣＦＲＰサンドイッチ構造についてはコア部分の構造や曲げ変形について実験的検討を行い，四角形のコア構造でも十分な剛性と強度が得られることが実証された．熱可塑性樹脂であるために破壊時にはコア部分の圧潰が生じており，コア部分のフランジの断面積などを今後最適なものを検討する必要がある．
電極については，カーボンナノチューブのシート型電極と従来の活性炭電極を用いて電解液中で基礎的な充放電の実験的検討を行った．その結果，電極面積を広げる目的であったカーボンナノチューブ電極はバインダ樹脂の影響で表面積が減少し，電極バインダ技術から検討する必要性があることがわかり，カーボンナノチューブ電極の使用を断念した．活性炭電極は電解液が細部に入り込まない影響があることがわかり，超音波洗浄機で微細な気泡を除去することで目標値が達成できることがわかった．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の計画では，電解液密閉のためにフォームコアを密閉するための箱型プラスチックなどが検討されていたが，最新の複合材料３Ｄプリンタを利用することで熱可塑性コアのフランジと炭素繊維強化熱可塑性樹脂のスキン材の一体成型が可能となり，技術的な進歩が大幅に改善された．スナップイン形式のオス型とメス型を組み合わせる方式を提案することによって，作業性も大幅に改善され，本研究の達成に大幅な進歩が可能となった．
また活性炭電極も超音波洗浄機を利用して活性炭内部の微細な気泡を除去することに成功し，蓄電能力的にも目標を達成可能となった．このために研究はおおむね順調に進展しているといえる．
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| Strategy for Future Research Activity |
多機能複合材の第２の機能であるスキン材の破壊を電気抵抗変化で測定することを実験的に検討する必要がある．
電気抵抗変化法に関しては申請者が長年にわたり研究を遂行してきたために繊維破断のモニタリングは容易にできるものと思われるが，３Ｄプリンタで作成した炭素繊維強化熱可塑性樹脂を利用するために電気的特性や繊維配向などの問題を実験的に検討する必要がある．
また，電解液を外部に漏えいさせない二重構造についても検討していきたい．
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Research Products
(1 results)
