2022 Fiscal Year Annual Research 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, 准教授 (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 / 高温摩擦特性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
最終年度は、ここまでに確立した15wt%までのナノ球状グラファイト粒子を分散して配合したエポキシ樹脂について、負荷条件および加熱条件下の摩擦特性への影響を検証した．２ｍｍ直径のSUS３０４球を用いて、金属球および樹脂の表面粗さ約０．１μｍ、荷重１～３Nの負荷条件で摩擦試験を行った結果、１０wt%粒子を配合した樹脂で６０～８０％の摩耗低減効果が得られた。この効果は、高負荷な条件ほど大きくなった。また粒子配合による摩擦係数の低下も見られたことから、低摩擦なグラファイト構造を含有した粒子を高度に分散させることで、低摩擦性が得られることが分かった。１００℃加熱下における摩擦試験を行った結果、未配合の樹脂では、室温に比べ摩耗体積が１００倍以上に大幅に増加し、摩擦係数も約５０％増加した。一方、粒子を配合した樹脂では、室温に比べ摩耗体積の増加は５倍以下となった。このように、粒子配合により高温における樹脂の耐摩耗性の低下を大幅に抑制できることが明らかとなった。現時点では詳細なメカニズムは明らかでなく、課題が残るが、高耐熱な粒子配合により、樹脂の軟化温度の上昇が考えられる。また高温下では摩擦係数の上昇が確認されており、樹脂の接着性の増加も摩耗量の増加に影響したと考えられる。また、低摩擦性の付与による、摩擦熱の低減効果が考えられる。将来的には、粒子配合樹脂の詳細な熱特性を明らかにすることで、摩耗メカニズムを明らかにし、理想的な粒子構造の特定を進めていきたい。
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