2016 Fiscal Year Annual Research Report
Development of Interphase-Formation Process for High-Performance Ceramic-Based Composites Based on Electrochemical Approach
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26420677
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
吉田 克己 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 准教授 (20337710)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 電気化学プロセス / セラミックス基繊維強化複合材料 / 界面層 / 導電性ポリマー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、非導電性または低導電性セラミック繊維に導電性ポリマーを被覆することにより導電性を付与し、電気泳動堆積（EPD）法を用いた電気化学的アプローチによる高性能セラミックス基繊維強化複合材料の新規界面層形成プロセスの開発を目的とする。平成28年度は、作製した1次元セラミックス基繊維強化複合材料の特性・微構造評価及びキャラクタリゼーションを行い，得られた成果を導電性ポリマー被覆プロセス及びEPD法による界面層形成プロセスにフィードバックし，導電性ポリマー被覆及びEPD法による界面層形成プロセスの最適化及び確立を目的とした。
ポリピロールを被覆した低導電性SiC繊維表面に、EPD法により炭素界面層を形成し、1次元SiCf/SiC複合材料を作製し、室温での機械的特性を評価したところ、炭素界面層のない複合材料は脆性破壊したのに対し、炭素界面層を有する複合材料では、繊維引き抜けを伴う擬塑性的な破壊挙動を示した。破壊エネルギーは、炭素界面層のない複合材料では100-200J/m2であったのに対し、炭素界面層を有する複合材料では、2000-3000J/m2であり、極めて高い破壊エネルギーを示した。ナノインデンターを用いた押し込み試験によりSiCf/SiC複合材料の界面力学特性を評価したところ、炭素界面層のない複合材料では繊維/マトリックス界面が強固に結合し、高い界面せん断強度であったのに対し、炭素界面層を有する複合材料では、繊維/マトリックス界面結合は弱く、界面せん断強度が低いことを明らかにした。以上の結果から、低導電性セラミック繊維表面に導電性ポリマーを被覆し、表面に導電性を付与することで、EPD法による界面層の形成が可能であることを明らかにし、EPD法により優れた機械的特性を有するセラミックス基繊維強化複合材料の界面層形成プロセスを確立することができた。
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