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機能性中間層による金属‐高分子接合新技術の開発と強度・耐久性発現メカニズムの解明

研究課題

研究課題/領域番号 18K03842
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分18010:材料力学および機械材料関連
研究機関秋田県立大学

研究代表者

境 英一  秋田県立大学, システム科学技術学部, 助教 (70581289)

研究分担者 きゅう 建輝  秋田県立大学, システム科学技術学部, 教授 (40244511)
伊藤 一志  秋田県立大学, システム科学技術学部, 准教授 (30507116)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2020年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2019年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2018年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
キーワード接合 / 複合材料 / 中間層 / 熱可塑性樹脂 / アルミニウム / 材料設計
研究成果の概要

本研究では,機能性中間層とポーラス被膜を用いた新しい熱溶着接合法により,高い接合強度と耐久性を示す金属‐プラスチック接合体を開発することを目的とし,その優れた接合性が発現するメカニズムの解明に取り組んだ.結果として,有効な機能性中間層の作製条件とポーラス被膜の生成条件が明らかとなり,最大接合強度を得るための接合条件も分かった.さらに,樹脂のポーラス被膜中の細孔内への侵入によるアンカー効果の発現は,細孔のサイズよりも細孔の深さに強く依存するというメカニズムが分かった.今後のさらなる検討により,強度ならびに耐久性の高い異材接合体を実現できると思われる.

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究で確立された技術は,物性差を緩和する機能性中間層とナノオーダーのポーラス被膜により金属‐プラスチック接合を実現する独創的で新しい技術であり,難易度の高い異材接合を実現する点において学術的意義が大きい.また,その技術開発に伴い,異材接合体の強度・耐久性発現メカニズムを明らかにしている点で学術的に価値があると思われる.近年,輸送機や電子機器の部品は小型化・軽量化が望まれており,適材適所に樹脂を配置するために異材接合技術の高度化が要求されており,本技術はそれに資するものと思われる.

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 6件、 招待講演 2件) 図書 (1件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Interface investigation between dissimilar materials by ultrasonic thermal welding by the third phase2021

    • 著者名/発表者名
      Zhang Guohong、Qiu Jianhui、Sakai Eiichi、Zhou Zuowan
    • 雑誌名

      International Journal of Adhesion and Adhesives

      巻: 104 ページ: 102722-102722

    • DOI

      10.1016/j.ijadhadh.2020.102722

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Thermal Welding by the Third Phase Between Polymers: A Review for Ultrasonic Weld Technology Developments2020

    • 著者名/発表者名
      Qiu Jianhui、Zhang Guohong、Sakai Eiichi、Liu Wendi、Zang Limin
    • 雑誌名

      Polymers

      巻: 12 号: 4 ページ: 759-759

    • DOI

      10.3390/polym12040759

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Ultra-fast fabrication of porous alumina film with excellent wear and corrosion resistance via hard anodizing in etidronic acid2020

    • 著者名/発表者名
      Huang Hongjian、Qiu Jianhui、Wei Xiaowei、Sakai Eiichi、Jiang Genjie、Wu Hong、Komiyama Takao
    • 雑誌名

      Surface and Coatings Technology

      巻: 393 ページ: 125767-125767

    • DOI

      10.1016/j.surfcoat.2020.125767

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Injetion molded direct joining of thermoplastics onto A6063 aluminum alloy with porous-structured surface2019

    • 著者名/発表者名
      Eiichi Sakai, Jianhui Qiu
    • 学会等名
      The 1st International Symposium on Advanced Materials Science and Engineering (AMSE-1)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Influence of micro grooves on morphology and performance of microarc oxidation (MAO) coating2019

    • 著者名/発表者名
      Hongjian Huang, Jianhui Qiu, Xiaowei Wei, Eiichi Sakai
    • 学会等名
      The 1st International Symposium on Advanced Materials Science and Engineering (AMSE-1)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Preparation and characterization of MAO coating on aluminum with micro grooves2019

    • 著者名/発表者名
      Hongjian Huang, Jianhui Qiu, Xiaowei Wei, Eiichi Sakai
    • 学会等名
      The 1st International Symposium on Advanced Materials Science and Engineering (AMSE-1)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Characterizations based on Molten Pool of Single Lap Joints of PAs by Laser Transmission Welding2019

    • 著者名/発表者名
      Pengpeng WANG, Jianhui Qiu, Eiichi Sakai, Kosuke INOUE
    • 学会等名
      The 1st International Symposium on Advanced Materials Science and Engineering (AMSE-1)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Morphological Effect of Wood Material on Injection Molded Direct Joining with Thermoplastics2019

    • 著者名/発表者名
      Hirotaka Miura, Jianhui Qiu, Eiichi Sakai, Hidefumi Yamauchi, Kouji Aadachi, Mitsuyoshi Nomura
    • 学会等名
      The 1st International Symposium on Advanced Materials Science and Engineering (AMSE-1)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] アルミニウム陽極酸化被膜の微細構造と熱可塑性樹脂との接合強度2019

    • 著者名/発表者名
      境 英一,邱 建輝,伊藤 一志
    • 学会等名
      日本機械学会 2019年度年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 木質マイクロプライとポリ乳酸の接合特性に及ぼす稲わら添加の影響2019

    • 著者名/発表者名
      三浦 大空,邱 建輝,境 英一,山内 秀文,足立 幸司,野村 光由,伊藤 一志
    • 学会等名
      日本機械学会 2019年度年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] ポリアミド樹脂のレーザ溶着における接合強度と界面特性の関係2019

    • 著者名/発表者名
      王 鵬鵬,邱 建輝,境 英一,井上 浩輔,伊藤 一志
    • 学会等名
      日本機械学会 2019年度年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Injection Welding of Polyphenylene Sulfide (PPS) to Aluminum Coated by Porous Anodic Alumina (PAA)2018

    • 著者名/発表者名
      Eiichi Sakai
    • 学会等名
      The 13th China-Japan Joint Conference on Composite Materials
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [図書] 異種材料の接着・接合技術と応用事例2021

    • 著者名/発表者名
      執筆者:60名
    • 総ページ数
      719
    • 出版者
      技術情報協会
    • ISBN
      9784861048258
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] 秋田県立大学複合材料研究室HP

    • URL

      https://koubunshiakita.wixsite.com/website

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] 秋田県立大学 システム科学技術学部 機械工学科 複合材料研究室

    • URL

      https://koubunshiakita.wixsite.com/website

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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