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微小切欠きを導入した炭素繊維の破壊靭性測定に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 19560692
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 複合材料・物性
研究機関東京理科大学

研究代表者

向後 保雄  東京理科大学, 基礎工学部, 教授 (60249935)

研究期間 (年度) 2007 – 2008
研究課題ステータス 完了 (2008年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2008年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2007年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
キーワード有機・無機繊維 / 炭素繊維 / 破壊靭性 / FIB / 微細加工 / 複合材料
研究概要

本研究では、FIB装置を用いた微細加工により切欠きを導入することで、信頼性の高い破壊靭性試験を実施し、炭素繊維の破壊靭性値を導出することを目的としている。これを実現するため、「切り欠き加工形状の最適化」を実施し、各種加工条件で作成可能な切り欠き寸法並びに形状について検討した。その結果、FIB加工で使用するビーム系を10nm(公称値)に設定して加工することで、最小50 nm程度の先端幅を持つ切り欠きの作成が可能であることが明らかになった。この結果をふまえ、「炭素繊維の破壊靱性値測定」の一環として、先端幅の異なる破壊靱性試験を実施し、先端幅200nm程度までの小さい領域で先端幅によらず一定の破壊靱性値を得ることが可能となった。
得られた実験結果に対し、「異方性を考慮した有限要素法による解析」を実施した。解析に当たっては、異方性の弾性定数が必要となるため、せん断弾性率、繊維軸に垂直な方向の弾性率の測定方法について検討して実測値を得ることができた。これにより、解析が可能となった。
本研究の目的の一つである、「試験の再現性向上」については、フォルダー形状について検討したが、現段階では従来以上の再現性が得られていない。これについてはさらに検討を要する。

報告書

(3件)
  • 2008 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2007 実績報告書
  • 研究成果

    (3件)

すべて 2008

すべて 雑誌論文 (1件) 学会発表 (2件)

  • [雑誌論文] Direct measurement of fracture toughness of carbon fiber2008

    • 著者名/発表者名
      Yasuo Kogo, Yuta Imafuku, Shinji Ogihara
    • 雑誌名

      Proceedings of 13th European Conference on Composite Materials CD-ROM

    • 関連する報告書
      2008 研究成果報告書
  • [学会発表] Direct measurement of fracture toughness of carbon fiber2008

    • 著者名/発表者名
      Yasuo Kogo, Yuta Imafuku, Shinji Ogihara
    • 学会等名
      13^<th>European Conference on Composite Materials
    • 発表場所
      ストックホルム(スェーデン)
    • 年月日
      2008-06-02
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Direct measurement of fracture toughness of carbon fiber2008

    • 著者名/発表者名
      Yasuo Kogo, Yuta Imafuku, Shinji Ogihara
    • 学会等名
      13th European Conference on Composite Materials
    • 関連する報告書
      2008 研究成果報告書

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公開日: 2007-04-01   更新日: 2016-04-21  

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