2014 Fiscal Year Annual Research Report
ナノ空隙の吸着サイト改質とミクロ界面すべり制御による木材の超塑性加工法の開発
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23246129
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
三木 恒久 独立行政法人産業技術総合研究所, サステナブルマテリアル研究部門, 主任研究員 (20415748)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
金山 公三 京都大学, 生存圏研究所, 教授 (60356798)
関 雅子 独立行政法人産業技術総合研究所, サステナブルマテリアル研究部門, 研究員 (70630820)
重松 一典 独立行政法人産業技術総合研究所, サステナブルマテリアル研究部門, 主任研究員 (80357186)
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| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 流動成形 / 木質材料 / 塑性加工 / 複合材料 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、近年我々が見出した“木材の超塑性挙動”に着目し、ナノ～マイクロレベルでの微細構造変化の観点から変形メカニズムを解明するとともに、木材の超塑性現象を利用した変形加工技術の開発を目指す。具体的には、木材の非結晶領域に多く分布するナノ空隙と吸着サイトを把握・制御して、種々の界面状態を変化させ、木材に超塑性的変形を生じさせる。また、吸着サイトや吸着剤のナノ表面処理によって、変形と同時に寸法安定性や強度、難燃性能を付与することを目的とする。これによって、木材および木質材料の材料・部材としての適用箇所が格段に拡大するうえ、高機能な木質製品を、金属材料や合成樹脂のような生産性の高い塑性加工の手段で得ることができると考えられる。
本年度の主な成果として
①超塑性的変形挙動の核となる細胞間でのすべり現象について、走査型プローブ顕微鏡により細胞界面に存在する一次壁や細胞間層が湿潤の加温状態で膨潤し軟化することを明らかにした。
②熱可塑性樹脂の木材細胞壁への導入によって、押出し特性が向上し、より低荷重での成形が可能になった。また、成形時に重要な因子である摩擦挙動についても、添加剤の種類によって大きく変化することがわかった。
③細胞壁を始めとする木質細胞へ低分子量の添加剤が浸入し吸着することで、外部寸法の膨潤と同時に線膨張係数に変化が現れることを見出すとともに、樹種によってその変化挙動に差があることを明らかにした。
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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
大変形メカニズムの解明を進める一方で、本テーマを核に、複数者の企業との共同研究を実施しており、実用化を目指した開発も実施している。そのなかで、実用面で重要な木材の処理条件・成形条件は、樹種と添加剤によって若干異なることが明らかになってきており、その原因を追究しながら、変形メカニズムを議論するように、実用と基礎が同時併行で研究遂行されている。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究の進め方はこれまでどおりに行う。木質材料には多くの樹種があるが、最終年度においては、代表的な樹種（針葉樹、広葉樹）について、変形メカニズムを解明する。また、実用化に際して絶対不可欠な添加剤の開発についても検討しながら、実用化目指した研究開発を進める。
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