2009 Fiscal Year Annual Research Report

CNT分散樹脂複合材料における界面荷重伝達挙動の直接観察

Research Project

Project/Area Number	20560643
Research Institution	Japan Aerospace Exploration Agency
Principal Investigator	小笠原俊夫 Japan Aerospace Exploration Agency, 研究開発本部複合材グループ, 主幹研究員 (20344244)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	吉村彰記独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 研究開発本部複合材グループ, 研究員 (20462898)
Keywords	複合材料・物性 / ナノチューブ・フラーレン / 電子顕微鏡 / 材料力学 / 航空宇宙工学
Research Abstract	カーボンナノチューブ(CNT)分散樹脂複合材料におけるCNTと樹脂の界面荷重伝達挙動の直接観察を目的として、CNT/マトリクス界面せん断特性評価試験(Push-out試験)、およびCNT/マトリクス変形量(ひずみ)評価試験(in-situ引張り/観察試験)を実施した。実験には、昨年度に製作した走査型電子顕微鏡(SEM)および透過型電子顕微鏡(TEM)その場(in-situ)観察装置のプロトタイプを用いた。対象材料は、CNTを分散したポリエーテルエーテルケトン(PEEK)である。 CNTのPush-out試験では、集束イオンビーム装置(FIB)による微細加工を施したサンプルを適用することにより、樹脂に埋め込まれたCNT長さがあらかじめ既知であるサンプルの製作が可能となり、従来にない良好なデータを取得できることを実証した。一方、in-situ引張り/観察実験では、SEMおよびTEM中におけるin-situ引張り試験によって得られた画像から、デジタル画像相関法を適用することによって変位を定量的に評価することを試みた。しかしながら、SEMおよびTEM画像では、焦点ずれ等の影響により画像処理におけるマッチングが難しく、また、画素数の制限から測定されるひずみの精度があまり高くないことがわかった。これらの解決は、今後の課題である。更に、CNTと樹脂の界面せん断強度や滑り応力がCNT分散複合材料の力学特性に及ぼす影響について数値解析を行うことを目的として、ユニットセル中におけるはく離の進展を扱うことが可能な均質化コードを新たに作成した。