2023 Fiscal Year Final Research Report

Development of the manufacturing method of CFRP lattice structure by using electrodeposition resin impregnation method and its application technology

Research Project

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Project/Area Number	20H02039
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Allocation Type	Single-year Grants
Section	一般
Review Section	Basic Section 18010:Mechanics of materials and materials-related
Research Institution	Hiroshima University (2022-2023) Osaka Research Institute of Industrial Science and Technology (2020-2021)
Principal Investigator	Katagiri Kazuaki 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 教授 (70521277)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	戸谷剛北海道大学, 工学研究院, 教授 (00301937) 陶山剛地方独立行政法人大阪産業技術研究所, 和泉センター, 研究員 (00712928) 奥村俊彦地方独立行政法人大阪産業技術研究所, 和泉センター, 主幹研究員 (10359408) 磯野拓也北海道大学, 工学研究院, 准教授 (70740075) 本田真也北海道大学, 工学研究院, 准教授 (90548190)
Project Period (FY)	2020-04-01 – 2023-03-31
Keywords	CFRP / 電着 / 航空機構造 / ラティス構造 / セルロースナノファイバー / 蓄熱材 / ヒートシンク / 衝撃強度
Outline of Final Research Achievements	The lattice structure made of carbon fiber-reinforced composite material is a lightweight, high-strength structure that takes full advantage of the stiffness and strength of carbon fiber. However, there are many restrictions on manufacturing lattice structures. In this research, we applied a unique electrodeposition resin impregnation method in which carbon fibers are immersed in an electrodeposition solution used for automobile painting, and a current is applied to deposit and impregnate the fiber surface with resin. (A) We have developed a manufacturing method for the lattice structure. In addition, (B) we demonstrated a method to strengthen the lattice structure by adding cellulose nanofibers, which are sustainable resources and have excellent strength. Furthermore, (C) we progressed with the development of a method to combine heat storage material with resin impregnation at the same time as realizing a lightweight, high-performance CFRP heat sink.
Free Research Field	複合材料
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	CFRPは、炭素“繊維”という一次元材料と強度が低い樹脂の複合材料である以上、炭素繊維の強度と剛性を最大限に活用するラティス構造が最も洗練された構造となるが、現在のCFRPの製造法でラティス構造を製造するには多くの制約があった。そこで、自動車ボディの電着塗装を元にした樹脂含浸法を適用した製造手法を提示することができた。また、セルロースナノファイバーを添加すればCFRPの衝撃強度が向上することも示した。更に、電子機器の急激発熱対策として、CFRPの筐体に蓄熱材を複合化する手法の開発を試みた。