| 研究課題/領域番号 |
21K04663
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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 | 岐阜大学 |
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研究代表者 |
内藤 圭史 岐阜大学, 工学部, 准教授 (50759339)
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| 研究分担者 |
隈部 和弘 岐阜大学, 工学部, 助教 (80456706)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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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 |
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2023年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2022年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2021年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
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| キーワード | ウニ状炭素粒子 / 炭素繊維 / 化学気相成長法 / 繊維強化プラスチック / 等方性材料 / 引張強度 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
炭素粒子から四方八方に炭素繊維が生成したウニ状炭素粒子を作製し，それをプラスチックに充填することによって，3次元等方性繊維強化プラスチックを創生する．近年，研究が盛んな繊維強化熱可塑性プラスチックでは，成形中の樹脂流動に伴って繊維が流動方向に配向するため，配向方向には強いという利点がある一方，配向してない方向には弱いという課題があった．本研究はこの課題を解決するものである．
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| 研究成果の概要 |
繊維強化プラスチック（FRP）の欠点は，繊維が配向してない方向に弱いことである．申請者はこの欠点を改善するために，3次元等方性FRPを創生する本研究を着想した．まず，本研究では繊維部分（ウニの棘に当たる部分）の長さは未だ十分とは言えないが，ウニ状炭素粒子の再現およびその複合材料化に成功した．一方，ウニ状炭素粒子充填高分子の引張特性は球状炭素粒子（ウニ状炭素粒子の基材）充填高分子と同等であった．この原因は，複合材成形過程におけるウニ状炭素粒子の繊維部折損，および，炭素繊維部と基材粒子を繋いでいる非晶炭素層の基材粒子からの剥離である．これらの改善と炭素繊維部の更なる成長が今後の検討課題である．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究は，繊維を全方向に配向させた粒子（ウニ状炭素粒子）を活用し，樹脂流動を伴う成形であっても3次元等方性FRPの創生するものである．まず，ウニ状の充填材が複合材料の力学特性に与える影響を調べた研究例は未だ無いため，これを解明することは，学術的に意義深い．また，樹脂流動を伴う成形においては，二次元であっても等方強化の例がないため，本研究は学術的にも工業的にも優位性が高い．さらに，通常では球状粒子を複合すると強度は低下するが，本研究では球状粒子に繊維を生やすことによってこれを強化に用いており，この点おいても学術的・社会的意義がある．
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