2016 Fiscal Year Annual Research Report
カーボンナノチューブ援用炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材料のその場高速成形法の開発
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26289011
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| Research Institution | Doshisha University |
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Principal Investigator |
田中 和人 同志社大学, 生命医科学部, 教授 (50303855)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
片山 傅生 同志社大学, 生命医科学部, 教授 (70161065)
森田 有亮 同志社大学, 生命医科学部, 教授 (80368141)
榎 真一 奈良工業高等専門学校, 機械工学科, 准教授 (80550079)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 機械材料・材料力学 / 複合材料・物性 / ナノチューブ・フラーレン / 炭素繊維 / 熱可塑性樹脂 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目標は，強化繊維自体である炭素繊維に対する高周波直接通電により加熱を行い，金型内のその場でマトリックス樹脂を溶融・含浸させることで高速に炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材料を成形する手法を確立することである．
本年度は，昨年度に引き続いて炭素繊維単体や炭素繊維ファブリックへのカーボンナノチューブ(CNT)析出技術の確立のため，Niめっきにより炭素繊維表面上に担持したNiを金属触媒として用いて，炭素繊維表面へのCNT析出状態に及ぼすめっき時間，合成時間の影響を明らかにするとともに，単繊維引抜き試験により炭素繊維と樹脂の界面せん断強度に及ぼすCNT析出状態の影響を明らかにした．本実験で成長させたCNTの長さが3.5マイクロメートルまででは，炭素繊維表面のCNTが長尺に成長することで，CNT析出炭素繊維と樹脂の界面せん断強度が高くなることなどを明らかにした．また，CNT析出炭素繊維の抵抗値やインピーダンス値の測定，直接通電抵抗加熱時の温度分布および加熱速度測定を実施し，CNT析出炭素繊維のほうが炭素繊維およびNiめっき炭素繊維よりも繊維方向において，抵抗値およびインピーダンス値が小さくなること，CNT析出炭素繊維のほうが炭素繊維およびNiめっき炭素繊維よりも高温部分の割合が多くなり，温度分布のむらが少なくなることなどを明らかにした．さらに，炭素繊維平織物のドライファブリックに対してCNTを析出させる手法を開発し，繊維束が交差しているクリンプ近傍においてもCNTが析出しているファブリックの創製に成功した．また，CNT析出炭素繊維と樹脂の不織布を用いて平板形状を成形する実験を行い，CNT析出炭素繊維を用いて成形したCFRTPの方が，ボイド率が少なく，含浸の良いCFRTPを成形することが出来ることを確認した．
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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
CNT析出炭素繊維の抵抗値やインピーダンス値が炭素繊維やNiめっき炭素繊維よりも繊維方向において小さい値を取ること，CNT析出炭素繊維のほうが，加熱速度が速く，温度分布のむらが少なくなることを明らかにしており，CNT析出炭素繊維を用いることでCFRTPを高速で成形可能な手法の開発に成功している．また，昨年度までに開発したCNT析出手法を炭素繊維ファブリックに応用することにも成功しており，おおむね順調に進展していると考えられる．
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| Strategy for Future Research Activity |
上述したように研究はおおむね順調に進展しており，研究成果は，順次，国内学会・国際学会などにおいて報告済みである．研究成果を論文という形で社会に発信することが重要と考えるので，これまでの研究成果を中心として，論文を完成させる必要があります．そのための再現実験と論文執筆を進める次第である．
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| Causes of Carryover |
一昨年の研究計画においてLCRメータを導入する予定であったが，学内の既存の装置を用いることで，インピーダンス値の測定が可能であったため，機器の導入を中止したものである．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
これまでの研究成果を中心として，論文を完成させるために必要な再現実験と論文執筆に必要な材料購入などに使用する予定である．
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Research Products
(4 results)
