2018 Fiscal Year Annual Research Report
Electrical conductivity tailoring and lightning strike damage behavior of CFRP for aerospace application
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16H02424
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture and Technology |
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Principal Investigator |
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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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
後藤 晃哉 山形大学, 有機材料システム研究推進本部, 研究員 (10570864)
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, 主任研究開発員 (20371114)
横関 智弘 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (50399549)
高橋 辰宏 山形大学, 大学院有機材料システム研究科, 教授 (60344818)
平野 義鎭 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 航空技術部門, 主任研究開発員 (90425786)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 航空宇宙工学 / 構造・材料 / 複合材料 / 雷撃 / 数値シミュレーション / 導電性高分子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
高い導電性と力学特性の両立を目指し、導電性高分子・ポリアニリン（PANI）とドーパント、硬化ポリマーからなる導電性樹脂について、ドーパント、硬化ポリマーの組成や硬化プロファイルの最適化を実施し、高い導電性（厚み方向1.0S/cm以上）と高い力学的特性（曲げ強度500 [MPa]以上）の導電性CFRPを実現した。また、開発した導電性CFRPの実用化を加速するための研究として、従来のエポキシ系CFRPに比べ、力学的特性と成形性（粘度及び保存安定性）に課題を有することから、エポキシ系CFRPと導電性CFRPのハイブリッド構造の検討と、新規硬化型ドーパントの適用による成形安定性の向上とプリプレグ開発も実施した。ハイブリッド構造による高強度と耐雷性の実現と、低粘度・長期保存安定性を有する導電性プリプレグの実現性の目処を得ることができた。あわせて、PANI含有熱硬化樹脂について、ドーパントを内包したマイクロカプセル化と機械的処理によるPANI/ドーパント粒子の微粉砕化検討を実施した。その結果、良好な導電性（0.05~0.5S/cm）と未硬化樹脂の保存安定性が改善する（3日間以上）ことが確認された。
開発されたCF/PANI、および従来材であるCF/PEEK, CF/Epoxy等のCFRPに対してインパルス放電試験と損傷後の非破壊検査を実施し、樹脂の電気伝導特性，および熱特性の違いが雷撃損傷挙動に与える影響を明らかにした。模擬雷撃試験の実験結果に基づき、電気伝導度の異なるCFRPを対象として有限要素法による電撃損傷過程のシミュレーションを行った。電気伝導度や熱分解特性を反映した損傷モデルを構築し、損傷解析手法の高度化を実現した。さらに電気伝導度に加えて、熱分解特性（耐熱性）、層間破壊じん性などがCFRPの電撃損傷挙動に及ぼす影響についても定量的に明らかにした。
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| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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