2022 Fiscal Year Annual Research Report

ナノカーボンを用いた樹脂含浸に優れたCFRTP成形法の開発とその機構解明

Research Project

Project/Area Number	19H02031
Research Institution	Doshisha University
Principal Investigator	田中和人同志社大学, 生命医科学部, 教授 (50303855)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	片山傅生同志社大学, 研究開発推進機構, 嘱託研究員 (70161065) 森田有亮同志社大学, 生命医科学部, 教授 (80368141)
Project Period (FY)	2019-04-01 – 2023-03-31
Keywords	炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材料 / カーボンナノチューブ / 電解Niめっき / パルス電流 / 成形 / 真空アシスト
Outline of Annual Research Achievements	CNT析出が過剰な部分で，繊維束への樹脂の流入が抑制され含浸性が低下する部分が見られたため，CNTの析出密度を最適化することが必要とされていた．これまで炭素繊維への電解Niめっきには直流電流を用いていた．直流めっきではNi粒子の粒子数および粒子径がめっき時間とともに同時に増加するため，Niに対応して析出するCNTの析出密度および径の制御が困難という課題があった．一方，パルス電流を用いるパルスめっきは，新たな核発生を抑制しながら核を成長させることができるめっき技術として注目されている．そこで，電解Niめっきにパルス電流を用い，炭素繊維表面に担持されるNi粒子の単位面積当たりの粒子数および粒子径に及ぼす，パルス電流の電流値（current），パルス一周期あたりの通電時間（on time），パルス一周期あたりの通電休止時間（off time），積算の通電時間（total）などの影響を明らかにした．サイジング剤を除去した炭素繊維に対してパルス電流を用いて電解Niめっきを施すことにより，直流電流を用いた場合と比較して密度が疎で径が大きいNi粒子を担持することができること，パルス電流を用いて電解Niめっきを行う場合，密度が疎で径が大きいNi粒子を担持するためには，特にパルス一周期あたりの通電時間を10 ms程度に短くし，パルス一周期あたりの通電休止時間を100 ms程度と長くとる必要があること，CNTはNi粒子を触媒として析出するため，密度が疎なNi粒子を用いることで疎な密度のCNTを析出させることができることなどが明らかとなった．また，真空アシストのタイミングや時間が炭素繊維強化熱可塑性樹脂積層板の樹脂含浸性に及ぼす影響を明らかにするためにプレス成形時の真空条件を探索し，低い空隙率を示す条件を明らかにした．
Research Progress Status	令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
Strategy for Future Research Activity	令和4年度が最終年度であるため、記入しない。