| 研究課題/領域番号 |
19K23493
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| 研究種目 |
研究活動スタート支援
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
0301:材料力学、生産工学、設計工学、流体工学、熱工学、機械力学、ロボティクス、航空宇宙工学、船舶海洋工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 兵庫県立大学 |
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研究代表者 |
松本 直浩 兵庫県立大学, 工学研究科, 助教 (80843987)
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| 研究期間 (年度) |
2019-08-30 – 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 |
2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
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: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | 炭素ナノ粒子 / 複合材料 / CFRP / 耐摩耗特性 / トライボロジー / 摩擦特性 / 耐摩耗性 / グラファイト粒子 / ナノ粒子 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
繊維強化樹脂に代表される複合材料は軽量・高強度であり輸送機器での利用が進んでいる。複合材料により可動部品を軽量化できれば、重量減少だけでなく、振動・エネルギー損失に対しても非常にメリットが大きい。ただし、複合材料は樹脂を母材とするため、機械摺動時の耐摩耗性が低く向上が望まれている。これを達成するには樹脂への高性能な添加剤分散が最適である。ナノ球状グラファイト粒子は高い潤滑性を有するナノ粒子であり、樹脂中で均一に分散が可能なため局所的摩耗の抑制が期待できる。本研究では、強化繊維複合材料の樹脂中にナノ球状グラファイト粒子を均一に分散し、摩擦・摩耗特性の飛躍的な向上を目指す。
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| 研究成果の概要 |
グラファイト系のナノ粒子を1mass%微量添加することで，エポキシ樹脂の耐摩耗性の向上が確認された．ナノ粒子のエポキシ樹脂への複合化により，摩擦相手材である鋼鉄球表面への樹脂移着が大幅に減少しており，エポキシ樹脂の耐摩耗性の向上に寄与したことが考えられる．さらに，炭素ナノ粒子の潤滑性から得られる摩擦係数低下による寄与も推測されるが，メカニズム解明は途上にあり本研究により課題の抽出が完了した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
樹脂の摩擦プロセスは，金属材料に比べ樹脂材料の耐熱性の低さから非常に複雑に現象が関与するため，耐摩耗性を支配する要因の特定が困難であった．本検討によりナノ粒子の添加による移着抑制効果が見いだされ，飛躍的に樹脂材料の耐摩耗性を向上できる可能性が明らかとなった．樹脂材料の耐摩耗性の飛躍的な向上が達成されれば，あらゆる機械部品に軽量な樹脂を展開でき，世界的なエネルギー消費低減に貢献できる．
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