| 研究課題/領域番号 |
20H02039
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分18010:材料力学および機械材料関連
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| 研究機関 | 広島大学 (2022-2023)
地方独立行政法人大阪産業技術研究所 (2020-2021) |
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研究代表者 |
片桐 一彰 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 教授 (70521277)
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| 研究分担者 |
戸谷 剛 北海道大学, 工学研究院, 教授 (00301937)
陶山 剛 地方独立行政法人大阪産業技術研究所, 和泉センター, 研究員 (00712928)
奥村 俊彦 地方独立行政法人大阪産業技術研究所, 和泉センター, 主幹研究員 (10359408)
磯野 拓也 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (70740075)
本田 真也 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (90548190)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
18,070千円 (直接経費: 13,900千円、間接経費: 4,170千円)
2022年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2021年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2020年度: 8,450千円 (直接経費: 6,500千円、間接経費: 1,950千円)
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| キーワード | CFRP / 電着 / 航空機構造 / ラティス構造 / セルロースナノファイバー / 蓄熱材 / ヒートシンク / 衝撃強度 / 炭素繊維 / 脱オートクレーブ / 蓄熱 / CFRPの製造方法 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
炭素繊維強化複合材料(CFRP)によるラティス(＝格子)構造は、炭素繊維の剛性と強度を最大限に活用した軽量・高強度構造となるが、製造には制約が多い。本研究は、自動車塗装に使われる電着液に炭素繊維を浸漬し、通電により、繊維表面に樹脂を析出させて含浸する独自の電着樹脂含浸法を適用し、ラティス構造の製造法を開発する。特に、CFRP部材を曲線化し、部材の交点近傍の応力集中を緩和する。また、持続可能な資源で、強度に優れるセルロースナノファイバーを添加し、ラティス構造を強靱化する手法を提示する。更に、ラティス状の伝熱面を有する軽量で高性能なヒートシンクを創製する。
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| 研究成果の概要 |
炭素繊維強化複合材料によるラティス(＝格子)構造は、炭素繊維の剛性と強度を最大限に活用した軽量・高強度構造である。しかし、ラティス構造の製造には制約が多く、実用例はほとんどない。本研究では、自動車塗装に使われる電着液に炭素繊維を浸漬し、電流を流して繊維表面に樹脂を析出させて含浸する、独自の電着樹脂含浸法を適用し、(A) 任意形状のラティス構造の製造法を開発した。また、(B) 持続可能な資源で、強度に優れるセルロースナノファイバーを添加し、ラティス構造を強靱化する手法を示した。更に、(C) 軽量で高性能なCFRPヒートシンクの実現に向け、樹脂含浸と同時に蓄熱材を複合化する手法の開発を進めた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
CFRPは、炭素“繊維”という一次元材料と強度が低い樹脂の複合材料である以上、炭素繊維の強度と剛性を最大限に活用するラティス構造が最も洗練された構造となるが、現在のCFRPの製造法でラティス構造を製造するには多くの制約があった。そこで、自動車ボディの電着塗装を元にした樹脂含浸法を適用した製造手法を提示することができた。また、セルロースナノファイバーを添加すればCFRPの衝撃強度が向上することも示した。更に、電子機器の急激発熱対策として、CFRPの筐体に蓄熱材を複合化する手法の開発を試みた。
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