粒子充填樹脂複合材料の力学的特性に対する充填粒子と母材樹脂の相互作用の影響

• 研究課題/領域番号: 25420013
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 機械材料・材料力学
• 研究機関: 豊橋技術科学大学
• 研究代表者: 足立 忠晴 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20184187)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2015年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2014年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2013年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: エポキシ樹脂 / 粒子充填複合材料 / シリカ粒子 / 力学的特性 / 架橋密度 / ナノ粒子 / 強度 / 破壊靭性値 / 破壊靱性値 / ナノコンポジット / 粒径効果 / 熱粘弾性特性

研究成果の概要

ナノシリカ粒子を充填したエポキシ樹脂複合材料の力学的特性: 弾性係数，強度および破壊靭性値の測定を行い，母材樹脂の架橋構造とナノシリカ粒子間の相互干渉効果が力学的特性に及ぼす影響について明らかにした．非化学量論比で硬化させた母材樹脂の複合材料を作製し測定を行った．弾性係数は粒子の体積充填率にのみに依存することを確認した．架橋密度の高い密な網目構造の母材樹脂にナノシリカ粒子を充填することで曲げ強度および破壊靭性値が増加することを明らかにした．しかし架橋密度の低い疎な網目構造の母材樹脂ではむしろナノシリカ粒子が欠陥となり，母材樹脂よりも複合材料の強度，破壊靭性値より低下させることが判明した．

研究成果

• [国際共同研究] Johannes Kepler University(オーストリア)
• [雑誌論文] Non-Stoichiometric Curing Effect on Fracture Toughness of Nanosilica Particulate-Reinforced Epoxy Composites (2014)
  • 著者名/発表者名: Markus Karamoy UMBOH, Tadaharu ADACHI, Tadamasa NEMOTO, Masahiro HIGUCHI, Zoltan MAJOR
  • 雑誌名: Journal of Materials Science 巻: 49 号: 21 ページ: 7454-7461
  • DOI: 10.1007/s10853-014-8450-6
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Non-Stoichiometric Curing Effect on Dynamic Mechanical Properties of Bisphenol A-Type Epoxy Resins (2013)
  • 著者名/発表者名: Tadaharu ADACHI, Kozo OISHI, Masahiro HIGUCHI, Markus Karamoy UMBOH, Zoltan MAJOR
  • 雑誌名: Journal of the Japanese Society for Experimental Mechanics 巻: 13
  • NAID: 10031189810
  • 査読あり
• [学会発表] ナノシリカ粒子が及ぼすエポキシ樹脂複合材料の力学的特性への影響 (2016)
  • 著者名/発表者名: 足立 忠晴, Markus Karamoy UMBOH, 根本 忠将, 樋口 理宏, Zoltan MAJOR
  • 学会等名: 第47回応力・ひずみ測定と強度評価シンポジウム講演会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2016-01-09
• [学会発表] Interaction Effect of Filling Nanoparticle and Matrix Resin on Mechanical Properties of Composite (2015)
  • 著者名/発表者名: Tadaharu ADACHI
  • 学会等名: 2nd International Workshop on Advanced Dynamics and Model Based Control of Structures and Machines
  • 発表場所: オーストリア ウィーン
  • 年月日: 2015-09-21
  • 国際学会
• [学会発表] Effect of Nano-Silica Particle Addition on Compression Behavior of Non-Stoichiometrically Cured Resin (2014)
  • 著者名/発表者名: Markus Karamoy UMBOH, Tadaharu ADACHI, Masahiro HIGUCHI, Zoltan MAJOR
  • 学会等名: International Conference on Environmentally Friendly CIvil Engineering Construction and Materials
  • 発表場所: Manado, Indonesia
  • 年月日: 2014-11-13 – 2014-11-14
• [学会発表] Dynamic Fracture Toughness of Mechanical Properties of Non-Stoichiometrically Cured Epoxy Resin Measured by Double Torsion Test (2014)
  • 著者名/発表者名: Tadaharu ADACHI, Kenji FUJII, Zoltan MAJOR
  • 学会等名: Fourth Asian Conference on Mechanics of Functional Materials and Structures
  • 発表場所: 奈良
  • 年月日: 2014-10-10 – 2014-10-13
• [学会発表] Mechanical Properties of Non-Stoichiometric Cured Nano-Silica Particles-Filled Epoxy Composites (2014)
  • 著者名/発表者名: Tadaharu ADACHI, Ikuko FURUTA, Takamitsu MATSUI, Tadamasa NEMOTO, Zoltan MAJOR
  • 学会等名: Fourth Asian Conference on Mechanics of Functional Materials and Structures
  • 発表場所: 奈良
  • 年月日: 2014-10-10 – 2014-10-13
• [学会発表] ダブルトーション法によるエポキシ樹脂の動的破壊靱性値の評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 足立 忠晴, 藤井 健二, Zoltan Major
  • 学会等名: 日本実験力学会 2014年度年次大会
  • 発表場所: 姫路
  • 年月日: 2014-08-28 – 2014-08-30
• [学会発表] ナノシリカ粒子充填エポキシ樹脂の力学的特性に及ぼす非化学量論比硬化の影響 (2014)
  • 著者名/発表者名: 足立 忠晴, Markus Karamoy Umboh, 樋口 理宏, 根本 忠将, Zoltan Major
  • 学会等名: 日本機械学会 M&M2014 材料力学カンファレンス
  • 発表場所: 福島
  • 年月日: 2014-07-18 – 2014-07-21
• [学会発表] 粒子充填高分子系複合材料の力学的特性に及ぼす粒子充填の効果 (2014)
  • 著者名/発表者名: 足立 忠晴
  • 学会等名: 産加工研究会 第50回研究会
  • 発表場所: 豊橋
  • 年月日: 2014-07-18
  • 招待講演
• [学会発表] ffect of Non-Stoichiometric Curing on Dynamic Compression Properties of Epoxy Composites Filled with Nano-Silica Particles (2013)
  • 著者名/発表者名: Markus Karamoy UMBOH, Tadaharu ADACHI, Kozo OISHI, Masahiro HIGUCHI, Zoltan MAJOR
  • 学会等名: 8th International Symposium on Impact Engineering
  • 発表場所: 大阪
• [学会発表] 非化学量論的硬化されたナノシリカ粒子充填エポキシ樹脂の破壊靱性値および強度 (2013)
  • 著者名/発表者名: 足立忠晴，Umboh Markus Karamoy，根本忠将，樋口理宏，Major Zoltan
  • 学会等名: 日本機械学会 M&P2013 第21回 機械材料・材料加工技術講演会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] 非化学量論比で硬化されたエポキシ樹脂およびナノシリカ粒子充填エポキシ樹脂の力学的特性エポキシ樹脂の力学的特性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 足立 忠晴
  • 学会等名: エポキシ樹脂協会 特別講演会
  • 発表場所: 東京
  • 招待講演
• [図書] エレクトロニクス用エポキシ樹脂の特性改良と高機能/複合化技術 (2015)
  • 著者名/発表者名: 足立 忠晴
  • 総ページ数: 363
  • 出版者: 技術情報協会
• [図書] 第1章第10節 フィラー充填樹脂複合材料の力学的特性と材料設計．コンポジット材料の混練・コンパウンド技術と分散・界面制御 (2013)
  • 著者名/発表者名: 足立 忠晴
  • 総ページ数: 873
  • 出版者: 技術情報協会
• [備考] 豊橋技術科学大学 機械工学系 機能材料・構造システム研究室 最近の研究成果
  • URL: http://solid.me.tut.ac.jp/struct/