2016 Fiscal Year Annual Research Report
歪みを可視化するオパール結晶薄膜と社会インフラの検査技術への応用
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26289139
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
不動寺 浩 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, グループリーダー (20354160)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田中 義和 広島大学, 工学研究科, 准教授 (00335704)
百武 壮 国立研究開発法人土木研究所, 先端材料資源開発センター, 主任研究員 (30468871)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | コロイド結晶 / 構造色 / 歪み可視化 / オパール結晶薄膜 / クラック検出 / 歪みゲージ / 促進劣化試験 / 紫外線劣化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究代表者及び広島大学、土木研究所の研究分担者とは相互訪問を含む緊密な連携により、ニーズに応じた材料設計（シートの安定供給）→計測・評価、実装技術とその結果の材料設計へのフィードバックと研究サイクルが効率的に回るようになった。また、コンクリート構造物への施工を想定した技術開発にも取り組んだ。歪み可視化シートの新たに課題として顕在化したポリスチレン粒子の紫外線による劣化について対応した。市販の紫外線吸収剤を含有する表面被覆材の保護層を形成することで対応可能であることが分かった。社会インフラ分野で実装する上で屋外暴露及び促進劣化試験の検証が重要である。土木研究所において耐久性を検討する試験を本格的に開始した。
物質・材料研究機構では歪み可視化シートの大型化についてはA3スケールまで達成した。同時に20cm×20cm領域の結晶性を反射スペクトルの自動計測できる評価装置の開発できた。本年度は成膜プロセスのメカニズムを解明するため、米国の国際共同研究者との研究を進展させた。
広島大学では、新たに開発された接着剤付きオパール薄膜、塩化ビニルシートを用いたオパール薄膜、ポリイミドシートを用いたオパール薄膜を用いて、引張試験によるひずみ計測について研究を実施した。その結果として、塩化ビニルシートを用いた歪み可視化シートでは、変形が８%程度まで、剥がれずにひずみ計測ができることを確認した。
土木研究所では、鋼試験片の曲げ試験にオパール薄膜を供し、液晶チューナブルフィルターと高分解能CCDカメラを用いて、一連の波長範囲で画像計測することでひずみ計測について検討した。引張、圧縮ともに波長シフトが観測され、圧縮にもオパール薄膜が応答できることが示された。歪み可視化シートの促進劣化試験によって、紫外線による劣化を抑制できる効果的なトップコート剤を選定できた。屋外暴露試験体を設置した。
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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
土木研、広島大、NIMSとそれぞれ進捗状況は異なるものの、全体としては一蓮の研究サイクルが回るようになり、おおむね順調に進捗している。H29年度の最終年度末までに計画を予定通り実施できる見通しである、
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| Strategy for Future Research Activity |
歪み可視化シートの社会インフラの検査技術の実用化を目指すため、当初計画してた技術開発及び研究の進捗によって生じた新たな課題について対応しながら研究を進める。なお、本年度は最終年度であるので研究分担者の成果を踏まえ年度末までに本課題の総括を行う。
物質・材料研究機構では保護層として当初想定したフッ素系エラストマーの利用に加え、紫外線吸収剤を含有するシリコーン系塗工樹脂の被覆層及び紫外線吸収剤を含むポリエチレンテレフタレート(PET)シートによる保護層接着の2つの新たなアプローチについてそれらの保護機能の効果について検証する。また、歪み可視化シートの量産化のため、成膜現象の解明を目指した基礎研究が重要である。引き続き米国ワシントン大学の国際共同研究者と緊密な連携をとりながら進める。
広島大学では、歪み可視化シートの支持基板であるPETシートの代替として新たに開発された接着剤付きオパール薄膜、塩化ビニルシートを用いたオパール薄膜、ポリイミドシートを用いたオパール薄膜を用いて、より実用的なひずみ計測に関する実験を実施する。試験体としては、平滑試験片、円孔付き試験体、切欠付き試験体、スティフナ付き試験体を準備し、引張試験、４点曲げ試験を実施し、オパール薄膜によるひずみ計測の有用性について検討する。
土木研究所では今年度得られたオパール薄膜の定性的な画像計測の結果を発展させて、ひずみの定量化を検討する。（液晶チューナブル）フィルターごとの画像を積算し、ひずみゲージを用いた計測と組み合わせることで精度を向上させる。また、歪み可視化シートの社会インフラ現場での施工に必要とされるオパール薄膜の耐久性として紫外線及び水分の影響に着目した。現在行っている、歪み可視化シートの屋外暴露試験と促進試験を関連付ける検量線を作成する。
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| Causes of Carryover |
土木研究所で計画していた実験を先送りしたため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
必要な治具の購入を行い。H29年度に実施する。
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