2020 Fiscal Year Annual Research Report
ナノ球状グラファイト粒子による複合材料の耐摩耗性・機械的特性の飛躍的向上
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19K23493
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| Research Institution | University of Hyogo |
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Principal Investigator |
松本 直浩 兵庫県立大学, 工学研究科, 助教 (80843987)
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| Project Period (FY) |
2019-08-30 – 2021-03-31
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| Keywords | 炭素ナノ粒子 / 複合材料 / CFRP / 耐摩耗特性 / トライボロジー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度合成した木材を原料としたナノ粒子の合成に加えて、本年度はナノダイヤモンドを原料としたグラファイトナノ粒子の合成を行い、得られた粒子のエポキシ樹脂への添加による摩擦特性への影響を検証した．ナノダイヤモンドの加熱により合成したナノ粒子はX線測定の結果、大部分がグラファイト状に構造変化したことを確認した．そして得られたナノ粒子を硬化前のエポキシ樹脂に対して混合した．超音波ホモジナイザーの照射により分散し、加熱硬化により複合材料を成型し、機械特性および摩擦特性の評価を行った．添加濃度を最大1wt%で評価を行った結果、複合材料の引張強度および引張弾性率には大きな影響は見られなかった．一方、摩擦特性の向上が確認され、ナノ粒子の複合化により摩擦係数の低下と耐摩耗性の大幅に向上することが分かった．一方、摩擦相手材として用いた鋼鉄球表面の摩耗量のわずかな増加が確認された．ナノ粒子の有無による、鋼鉄球表面への樹脂移着量の比較から、ナノ粒子のエポキシ樹脂への複合化により、鋼鉄球表面への樹脂移着が大幅に減少していることが分かった．この要因は明らかではないが、このことが摩擦特性、特にエポキシ樹脂の耐摩耗性の大幅な向上に寄与したことが考えられる．さらに、炭素ナノ粒子そのものによる潤滑性によって摩擦係数が低下したと考えられ、本研究の狙い通り、炭素ナノ粒子の複合化によりエポキシ樹脂の摩擦特性が向上することが明らかとなった．
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