2017 Fiscal Year Annual Research Report
Development of measurement method of thermal conductivity distribution for composite materials and its application to fiber orientation detection
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16H04591
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
長野 方星 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (10435810)
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2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 複合材料 / 熱拡散率 / ロックインサーモグラフィ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，複合材料に内在する3 次元の熱伝導異方性分布を，マイクロおよびマクロスケールで高精度かつ迅速に測定できる手法を独自に開発し，これまで有効な方法が無かった先進複合材料のマルチスケールでの熱伝導率異方性分布評価技術を確立するとともに，本技術を非連続繊維型複合材料などのランダム配向複合材料に応用することで，従来にはない熱伝導率分布と繊維配向性分布を非接触で迅速に同定できる独創的な技術とその解析理論を確立することを目標とする。
今年度は，微小試料に対してマイクロスケールでの熱拡散率分布を行うため，マイクロレンズを用いた計測を行った。複合材料の熱伝導率情報には樹脂と繊維の熱伝導率に加え，界面での熱抵抗も加わるため，その影響を明らかにする必要がある。そこで光学系を改良し，表面加熱・側面検知が可能なシステムを構築した。また1層の複合材料を樹脂で包埋し，断面を研磨した後に包埋樹脂を溶かすことで界面の影響がマイクロスケールで観測可能な試料を成形した。測定結果は，界面の熱抵抗と繊維の半径方向の熱伝導率の二つの未知パラメータがあるため，同試料内の繊維含有率の異なる2点に対して計測を行った。また，マイクロスケールで観察された試料断面と同じ伝熱モデルを作成し，有限要素により界面熱抵抗と繊維の半径熱伝導率を見積もりを行った。その結果，繊維の半径熱伝導率及び界面熱抵抗において概ね妥当な結果が得られ，本計測手法の有効性が確認された。
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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
当初目標であった微小試料に対すル計測が行えることが実証され，さらに界面熱抵抗をも見積もることが可能な手法へと発展できたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
確立された熱拡散率測定法を応用し，繊維配向を同定への可能性を検証する。また繊維配向だけではなく，繊維含有率の分布への計測やクラックの検知などへの応用性も確認する。
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