2020 Fiscal Year Research-status Report
ナノカーボンの母材樹脂への添加による繊維強化複合材料の高温環境耐摩耗性向上
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20K04241
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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) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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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 |
母材樹脂の摺動特性を明らかとするために、初年度はナノ球状グラファイト粒子をエポキシ樹脂に高濃度に分散させる技術の確立を行った．ナノダイヤモンドから合成したナノ球状グラファイト粒子を用いて、ビスフェノールA型エポキシ樹脂主剤に対して、超音波ホモジナイザーを用いて分散を行った．濃度を5wt%まで高めて、樹脂中での粒子の分散状態の観察を行った結果、高濃度化により粒子凝集体サイズの増加が確認された．また、一部気泡の残存がみられ、粒子添加により樹脂粘度が上昇したことによるものと考えられる．また、高濃度添加樹脂の機械特性を評価した結果、ある濃度を超えると引張強度および弾性率の低下がみられた．摩擦試験の結果、摩擦係数、摩耗体積がいずれも上昇することが明らかとなった．高濃度添加樹脂においては、樹脂表面の粗さが増加しておりその影響が考えられる．また高濃度の添加により、摩擦時の鋼鉄球への樹脂の移着量の増加が観察されており、これにより摩擦特性が悪化したものと考えられる．鋼鉄球への樹脂移着の増加は、高濃度化により添加樹脂の強度が低下したことによるものと考えられるため、樹脂の強度向上により摩擦特性の改善が期待される．樹脂の強度は、欠陥部に局所的に応力が集中したことによると考えられるため、粒子添加濃度の高濃度化による、粒子の分散性の低下や、ボイドの増加の改善により向上が期待されるため、樹脂への分散強化を今後図っていく．
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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
エポキシ樹脂へのナノ球状グラファイト粒子添加濃度の増加に対して、課題の抽出が完了しており、概ね計画通りに進捗している．また摩擦試験結果分析のための、SEM, TEM, Raman, XPS等の評価準備ができており，改善要因の明確化が可能な体制が整っている．
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| Strategy for Future Research Activity |
粒子添加の高濃度化により課題が抽出できたため、高濃度化のための粒子分散条件の確立を進める．さらに粒子分散状態と摩擦特性の関係について、摩擦面の形態観察による局所的摩耗や粒子の分散状態を比較することで、影響を検証していく．
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| Causes of Carryover |
本年度の評価により、予想していたよりも詳細な課題抽出ができたため、その条件により詳細に適合する機器を選定するために、当初予定よりも機器の購入時期が後ろ倒しとなったため．
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Research Products
(12 results)
