次世代熱アクティブ複合材料の破壊・疲労挙動解明と高性能・長寿命化

• 研究課題/領域番号: 23760083
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 機械材料・材料力学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 竹田 智 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (70451531)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2013年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2012年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2011年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
• キーワード: 複合材料力学 / 数値シミュレーション / 材料試験 / 熱アクティブ複合材料 / カーボンナノチューブ / 高分子材料 / 破壊・変形・疲労 / インテリジェント構造材料システム

研究概要

本研究は，次世代熱アクティブ複合材料を取り上げ，破壊・疲労挙動を解明・制御して，高性能・長寿命化を図ることを目的としている．具体的には，曲げを受ける熱アクティブ複合材料の破壊・変形・疲労挙動を理論・実験両面から明らかにした．また，ポリマー材料の破壊・疲労挙動に及ぼすカーボンナノチューブ（CNT）添加の影響やCNT分散ポリマー複合材料の変形・損傷検知機能について検討を加え，高性能・長寿命複合材料開発に資する有益な結果を得た．

研究成果

• [雑誌論文] Flexural Stiffness Variations of Woven Carbon Fiber Composite/Shape Memory Polymer Hybrid Layered Beams (2014)
  • 著者名/発表者名: Tomo Takeda, Yasuhide Shindo, Fumio Narita
  • 雑誌名: Journal of Composite Materials 巻: (in press) 号: 2 ページ: 209-216
  • DOI: 10.1177/0021998313515458
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrical Resistance-based Strain Sensing in Carbon Nanotube/Polymer Composites under Tension : Analytical Modeling and Experiments (2012)
  • 著者名/発表者名: Yu Kuronuma
  • 雑誌名: Composites Science and Technology 巻: 72 号: 14 ページ: 1678-1682
  • DOI: 10.1016/j.compscitech.2012.07.001
  • 査読あり
• [雑誌論文] Numerical and Experimental Study on the Response of Multi-walled Carbon Nanotube/Polymer Composites under Compressive Loading (2012)
  • 著者名/発表者名: Tomo Takeda
  • 雑誌名: International Journal of Materials and Structural Integrity 巻: 未定
  • 査読あり
• [雑誌論文] Modeling and Characterization of the Electrical Conductivity of Carbon Nanotube-based Polymer Composites (2011)
  • 著者名/発表者名: Tomo Takeda
  • 雑誌名: Polymer 巻: 52 号: 17 ページ: 3852-3856
  • DOI: 10.1016/j.polymer.2011.06.046
  • 査読あり
• [学会発表] 高速引張を受けるき裂を有するカーボンナノチューブ-ポリマー複合材料の破壊・電気抵抗挙動 (2013)
  • 著者名/発表者名: 竹田智,進藤裕英,成田史生
  • 学会等名: 日本機械学会東北支部第49期秋季講演会
  • 発表場所: 岩手大学工学部(岩手県)
  • 年月日: 2013-09-20
• [学会発表] Mixed-mode I/II Crack and Electrical Resistance Behaviors of Carbon Nanotube/Polymer Composites (2013)
  • 著者名/発表者名: Yasuhide Shindo, Tomo Takeda, Fumitsugu Naraoka, Yu Kuronuma, Fumio Narita
  • 学会等名: SES 50th Annual Technical Meeting and ASME-AMD Annual Summer Meeting
  • 発表場所: Providence, Rhode Island, U.S.A.
• [学会発表] Tension-tension Fatigue and Electrical Resistance of Carbon Nanotube/Polymer Composites at Cryogenic Temperatures (2013)
  • 著者名/発表者名: Yasuhide Shindo, Tomo Takeda, Zhijuan Wei, Yu Kuronuma, Fumio Narita
  • 学会等名: 13^<th> International Conference on Fracture (ICF13)
  • 発表場所: Beijing, China
• [学会発表] Loading Rate Dependence of Crack and Electrical Resistance Behaviors for Carbon Nanotube-based Polymer Composites Subjected to Tensile Loading (2013)
  • 著者名/発表者名: Tomo Takeda, Yu Kuronuma, Yasuhide Shindo, Fumio Narita
  • 学会等名: FEOFS 2013 The 9^<th> International Conference on Fracture and Strength of Solids
  • 発表場所: Jeju, Korea
• [学会発表] 引張を受けるCNT分散ポリマー複合材料のひずみ検知機能評価 (2013)
  • 著者名/発表者名: 竹田智,黒沼遊,進藤裕英,成田史生,魏志娟
  • 学会等名: 第62回理論応用力学講演会
  • 発表場所: 東京工業大学大岡山キャンパス(東京都)
• [学会発表] Loading Rate Dependence of Crack and Electrical Resistance Behaviors for Carbon Nanotube-based Polymer Composites Subjected to Tensile Loading (2013)
  • 著者名/発表者名: Tomo Takeda, Yu Kuronuma, Yasuhide Shindo, Fumio Narita
  • 学会等名: FEOFS 2013 The 9th International Conference on Fracture and Strength of Solids
  • 発表場所: Jeju, Korea
• [学会発表] Tension-tension Fatigue and Electrical Resistance of Carbon Nanotube/Polymer Composites at Cryogenic Temperatures (2013)
  • 著者名/発表者名: Yasuhide Shindo, Tomo Takeda, Zhijuan Wei, Yu Kuronuma, Fumio Narita
  • 学会等名: 13th International Conference on Fracture (ICF13)
  • 発表場所: Beijing, China
• [学会発表] 高速引張を受けるき裂を有するカーボンナノチューブ－ポリマー複合材料の破壊・電気抵抗挙動 (2013)
  • 著者名/発表者名: 竹田 智，進藤 裕英，成田 史生
  • 学会等名: 日本機械学会東北支部第49期秋季講演会
  • 発表場所: 岩手大学工学部（盛岡市）
• [学会発表] 引張を受けるCNT分散ポリマー複合材料のひずみ検知機能評価 (2013)
  • 著者名/発表者名: 竹田 智
  • 学会等名: 第62回理論応用力学講演会
  • 発表場所: 東京工業大学 大岡山キャンパス（東京都）
• [学会発表] Modeling and Characterization of Strain Sensing in CNT-based Polymer Composites under Tensile Loading (2012)
  • 著者名/発表者名: Yu Kuronuma, Tomo Takeda, Yasuhide Shindo, Fumio Narita, Zhijuan Wei
  • 学会等名: ASME 2012 International Mechanical Engineering Congress and Exposition (IMECE2012)
  • 発表場所: Houston, Texas, U.S.A
• [学会発表] 引張を受けるカーボンナノチューブ分散ポリマーコンポジットの電気抵抗変化によるひずみ検知 (2012)
  • 著者名/発表者名: 竹田智,黒沼遊,進藤裕英,成田史生,Zhijuan Wei
  • 学会等名: 日本金属学会2012年秋期講演大会(第151回)
  • 発表場所: 愛媛大学城北キャンパス(愛媛県)
• [学会発表] カーボンナノチューブ分散ポリマーコンポジットの力学的・物理的挙動に関するマルチスケール評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 竹田智,進藤裕英,黒沼遊,成田史生
  • 学会等名: 第61回理論応用力学講演会
  • 発表場所: 東京大学生産技術研究所(東京都)(基調講演)
• [学会発表] 引張を受けるカーボンナノチューブ分散ポリマーコンポジットの電気抵抗変化によるひずみ検知 (2012)
  • 著者名/発表者名: 竹田 智
  • 学会等名: 日本金属学会2012年秋期講演大会（第151回）
  • 発表場所: 愛媛大学 城北キャンパス（松山市）
• [学会発表] Modeling and Characterization of Strain Sensing in CNT-based Polymer Composites under Tensile Loading (2012)
  • 著者名/発表者名: Yu Kuronuma
  • 学会等名: ASME 2012 International Mechanical Engineering Congress & Exposition
  • 発表場所: Houston, Texas, U.S.A
• [学会発表] カーボンナノチューブ分散ポリマーコンポジットの力学的・物理的挙動に関するマルチスケール評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 竹田 智
  • 学会等名: 第61回理論応用力学講演会（基調講演）(招待講演)
  • 発表場所: 東京大学生産技術研究所（東京都）
• [学会発表] カーボンナノチューブ分散ポリマーコンポジットの電気伝導特性に及ぼすマイクロ・ナノ構造の影響 (2011)
  • 著者名/発表者名: 竹田智,進藤裕英,黒沼遊,成田史生
  • 学会等名: 日本金属学会2011年秋期講演(第149回)大会
  • 発表場所: 沖縄コンベンションセンターおよびカルチャーリゾートフェストーネ(沖縄県)
• [学会発表] 構造・機能デバイス用先進高分子基複合材料の力学・物理特性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 竹田智,進藤裕英,成田史生
  • 学会等名: 平成23年度化学系学協会東北大会
  • 発表場所: 東北大学川内北キャンパス(宮城県)(招待講演)
  • 招待講演
• [学会発表] カーボンナノチューブ分散ポリマーコンポジットの導電率 (2011)
  • 著者名/発表者名: 黒沼遊,竹田智,進藤裕英,成田史生
  • 学会等名: 日本機械学会2011年度年次大会
  • 発表場所: 東京工業大学大岡山キャンパス(東京都)
• [学会発表] カーボンナノチューブ分散ポリマーコンポジットの導電率 (2011)
  • 著者名/発表者名: 黒沼 遊
  • 学会等名: 日本機械学会2011年度年次大会
  • 発表場所: 東京工業大学 大岡山キャンパス（東京都）
• [学会発表] 構造・機能デバイス用先進高分子基複合材料の力学・物理特性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 竹田 智
  • 学会等名: 平成23年度化学系学協会東北大会(招待講演)
  • 発表場所: 東北大学 川内北キャンパス（宮城県）
• [学会発表] カーボンナノチューブ分散ポリマーコンポジットの電気伝導特性に及ぼすマイクロ・ナノ構造の影響 (2011)
  • 著者名/発表者名: 竹田 智
  • 学会等名: 日本金属学会2011年秋期（第149回）大会
  • 発表場所: 沖縄コンベンションセンターおよびカルチャーリゾートフェストーネ（沖縄県）