| 研究課題/領域番号 |
18K04721
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分26030:複合材料および界面関連
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
山本 剛 東北大学, 工学研究科, 准教授 (30436159)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2020年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2019年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2018年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| キーワード | 炭素繊維強化プラスチック / 複合材料 / 引張強度予測 / 応力集中 / 自己組織化マップ / フラグメンテーション試験 / 数値解析 / 強度予測 / 繊維強化複合材料 / マトリックス樹脂 / 力学的特性 |
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| 研究成果の概要 |
本研究は炭素繊維強化プラスチック(CFRP)の引張強度特性の支配因子をマトリクス樹脂の力学的特性に着目して明らかにすることを主目的としている。炭素繊維が一方向に配向した一方向材を評価対象として、破断繊維に隣接する炭素繊維表面の応力集中緩和の程度ならびに炭素繊維とマトリクス樹脂の熱膨張係数の違いに起因する炭素繊維の残留ひずみを考慮することで、マトリクス樹脂のき裂先端開口変位(CTOD)特性が一方向CFRPの引張強度特性の支配因子であることを明らかにするとともに、低いCTOD特性を有するマトリクス樹脂を用いることで一方向CFRPのさらなる引張強度特性の向上が達成できることを示すことができた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
持続可能で豊かな社会の実現のために炭素繊維強化プラスチック(CFRP)の特性向上を目指した研究が世界規模で進められている。しかしながら、CFRPの力学的特性を支配する一因である繊維表面の応力集中の程度をマトリクス樹脂の物性の観点から緩和させ、CFRPの力学的特性の向上を目指した研究は行われていなかった。本研究では、き裂先端における開口変位特性が低いマトリクス樹脂を用いることでCFRPの引張強度特性の向上が達成できることを明らかにするとともに、本発見はカーボンナノチューブ複合材料ならびにセルロースに代表される天然繊維を活用した次世代の複合材料開発にも適用することができる技術である。
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