2015 Fiscal Year Research-status Report
モールド成形が可能な高耐熱・高強度CNT/ポリイミド複合材料の研究
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15K06610
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| Research Institution | Japan Aerospace EXploration Agency |
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Principal Investigator |
石田 雄一 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 航空技術部門, 主任研究員 (20371114)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小笠原 俊夫 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20344244)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | カーボンナノチューブ / ポリイミド / ナノ複合材 / 耐熱複合材 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
CNTは非連続繊維であるため、モールド成形などにより複雑形状の部品を容易に成形できることも特長のひとつである。航空機部品で言えば、例えばターボファンエンジンの圧縮機ブレードのように部位によって厚さが異なる複雑形状部品への適用も期待できるが、熱性の高いポリイミドを母材とした配向CNT/PI 複合材料に関する研究例はこれまで報告されていない。そこで本研究では、CNT/PI 複合材料の高温部への構造部材としての適用可能性について検討を行うことを目的として実施した。具体的には、熱硬化性および熱可塑性ポリイミドをマトリクスとする配向CNT/PI 複合材料の試作方法を検討するとともに、引張り試験および動的粘弾性試験により試作材の力学特性を評価した。その結果を下記にまとめる。
１、配向 CNT を強化材とした熱硬化型および熱可塑型ポリイミド複合材料の基本的な成形条件を見いだした。CNT は樹脂中に概ね均一分散しており、また顕著な気孔などは観察されなかった。
２、CNT を分散することにより、室温での引張り弾性率および強度が著しく向上することがわかった。特に、熱可塑型PI と熱硬化型PI の混合系においてその効果がより高いという結果が示された。
３、動的粘弾性測定の結果、CNT 分散により温度に伴う貯蔵弾性率の低下が抑制されること、ガラス転移温度以上での貯蔵弾性率の低下が抑制されることがわかった。また、ガラス転移温度のわずかな上昇も認められた。
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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
当該年度の目標である、配向 CNT を強化材とした熱硬化型および熱可塑型ポリイミド複合材料の、厚さ0.1mm程度での基本的な成形条件を見いだした。CNT は樹脂中に概ね均一分散しており、また顕著な気孔などは観察されなかった。配向CNTを混合することによる強度・弾性率の向上も確認できた。
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| Strategy for Future Research Activity |
初年度に検討した結果を踏まえ、CNT/PIプリプレグの試作プロセスの確立をめざす。平成27年度に抽出した技術課題を解決し、安定的にプリプレグを試作可能な工法および詳細な製造条件を見いだす。CNT複合材料に適したCNTのCVD成長条件および後処理条件について
は、引き続き検討する。CNT/ポリイミド複合材料の力学特性評価に関しては、研究初年度に対象とした厚さ0.1mm以下のフィルムに加えて、厚さ0.2mm以上のバルク試験片に対する力学特性評価にも着手する。室温のみならず高温（300℃まで）の力学特性も評価する。加えて、CNT成長条件、プリプレグ製造条件、およびモールド成形条件などが、複合材料の力学特性に及ぼす影響に関して実験的に調査する。特に、CNT配向角度分布や、ボイドなどの影響について詳細な検討を行う。また、主要課題であるプリプレグのモールド成形プロセスに関する技術検討にも着手する。プリプレグをモールド内に積層し、加圧・加熱硬化させることによってCNT/ポリイミド複合材料を試作する。この際に、積層構成の影響についてもあわせて検討する。
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| Causes of Carryover |
3月の旅費の精算等で少額の差額が発生したため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
消耗品の購入
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