Development of synthesis processes of raw material and carbon fiber composite material contributing to environmental conservation
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18H01777
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 27020:Chemical reaction and process system engineering-related
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
山本 徹也 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (10432684)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
入澤 寿平 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (30737333)
荒川 賢治 広島大学, 統合生命科学研究科(先), 准教授 (80346527)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥17,550,000 (Direct Cost: ¥13,500,000、Indirect Cost: ¥4,050,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Fiscal Year 2019: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2018: ¥11,440,000 (Direct Cost: ¥8,800,000、Indirect Cost: ¥2,640,000)
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| Keywords | CFRTP / 破壊挙動 / ポリマーコロイド / 界面接着性 / 微生物毒性 / マルチマテリアル / 電気泳動 / 表面修飾 / 分散安定性 / 高分子コロイド / リサイクル / マイクロプラスチック汚染 / 炭素繊維 / シリカナノコロイド / ソープフリー乳化重合 / 界面制御 / バイオアッセイ試験 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
母材樹脂をナイロンとした炭素繊維強化熱可塑性樹脂(CFRTP)の金属部材(A5052)との接合・接着について実験的に検討した。CFRTPとA5052の界面にポリマーコロイドを配置するため，A5052表面にナイロンコロイドを電着した。その結果，CFRTPとA5052の界面接着性が3倍まで向上させることに成功した。また，ポリマーコロイドの吸着量を表面処理時間で操作することで，接着性の制御が可能であることを示した。またCFRTPの作製コストを低減するために，母材樹脂にポリプロピレンを用いたCFRTPとナイロンを用いたCFRTPで積層構造化した。その結果，炭素繊維表面にポリプロピレンコロイドを吸着させ，母材樹脂厚みを小さくすることで，積層CFRTPの力学物性を向上させることに成功した。ポリプロピレンコロイドの吸着量をコントロールすることで，CFRTPの力学物性を制御した。
マイクロコッカスを利用したバイオアッセイ試験に用い，4-ビニルアニリンをモノマーとし各種開始剤でポリマーコロイドの分散安定性を調整し，分散安定性と微生物毒性の関係を調査した。その結果，カチオンコロイドでも分散安定性の低いコロイドは微生物毒性を示さなかった。一方，分散安定性の高いカチオンコロイドは微生物毒性を示すことが明らかになった。これは毒性を示す低分子ポリマーも凝集することなく，分散安定性が高いことが原因であると考えられる。よって，ポリマーコロイドの分散安定性は微生物毒性に深く関与していることが分かった。
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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
実用化に向けてポリマーコロイドを利用してCFRTPと金属部材の接着性を向上させることに成功し，またポリマーコロイドの分散安定性が微生物毒性に与える影響についても研究成果が得られた。学会発表，論文発表，書籍発刊，招待講演についても多数行うことができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度にあたり，CFRTPの一般自動車への適用を考え，CFRTPの破壊挙動の解明に焦点を絞る。具体的には，自動車事故の際にCFRTPがどれぐらい衝撃エネルギーを吸収することができるのかを検討し，実用化への可能性を明らかにする。また，微生物毒性とポリマーコロイドの関係性を分子構造の視点からアプローチし，CFRTPのような複合樹脂材料が環境に与える影響について評価する。
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Report
(2 results)
Research Products
(47 results)
