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ナノ繊維による炭素繊維強化複合材料の超長寿命化機構の解明とプリプレグの開発

研究課題

研究課題/領域番号 26289012
研究種目

基盤研究(B)

配分区分一部基金
応募区分一般
研究分野 機械材料・材料力学
研究機関同志社大学

研究代表者

藤井 透  同志社大学, 理工学部, 教授 (20156821)

研究分担者 大窪 和也  同志社大学, 理工学部, 教授 (60319465)
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
16,770千円 (直接経費: 12,900千円、間接経費: 3,870千円)
2016年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2015年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2014年度: 8,970千円 (直接経費: 6,900千円、間接経費: 2,070千円)
キーワードセルロースナノファイバー / ナノファイバー / 高分子系複合材料 / 炭素繊維 / CFRP / 機械的特性 / 耐久性 / CFRTP / 複合材料 / 疲労 / ナノ繊維 / CNF / 高分子 / 繊維長 / 熱可塑性エポキシ樹脂 / SMC / セルロースナノファイバ / サブミクロン繊維 / カーボン繊維 / 物理的変性 / 静的強度 / 強度向上メカニズム / セルロースナノ繊維 / ハロイサイト / プリプレグ
研究成果の概要

ナノ繊維(NF)を熱硬化性樹脂母材に微量添加・分散するとCFRPの耐久性は飛躍的に向上する。それは、母材がNF付近でクレーズ等により塑性変形し、CF/母材界面の応力が緩和されるからである。これによりCF/樹脂間の見かけの接着強度が増す。き裂等の損傷の発生・成長が抑えられ、耐久性が増す。NFは繊維界面に付着していれば効果は現れない。また、NFはCFをまたぐ程度に長くなければ効果は表れない。
CNF変性したエポキシを用いたプリプレグを開発した。CNFがCF束内部に入るため解繊CFを使用する必要がある。また、smGFを使った高い性能を有するCF-SMCの開発できた。NF変性はFRTPにも有効である。

報告書

(4件)
  • 2016 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (47件)

すべて 2017 2016 2015 2014 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (22件) (うち国際共著 3件、 査読あり 22件、 謝辞記載あり 11件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 7件、 招待講演 2件) 図書 (6件) 備考 (2件) 産業財産権 (3件)

  • [国際共同研究] ミラノ工科大学(イタリア)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [雑誌論文] Moderation in Temperature Dependence on Counter Frictional Coefficient and Prevention of Wear of C/C Composites by Synthesizing SiC around Surface and Internal Vacancies2017

    • 著者名/発表者名
      Noboru Wakamoto, Kiyotaka Obunai, Kazuya Okubo, Toru Fujii
    • 雑誌名

      International Journal of Chemical, Molecular, Nuclear, Materials and Metallurgical Engineering

      巻: 11 ページ: 246-249

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A new unidirectional carbon fiber prepreg using physically modified epoxy matrix with cellulose nano fibers and spread tows2016

    • 著者名/発表者名
      Ryo Umekia, Aya Tanakab, Kazuya Okubob, Toru Fujii
    • 雑誌名

      Composites Part A: Applied Science and Manufacturing

      巻: 90 ページ: 400-409

    • DOI

      10.1016/j.compositesa.2016.06.011

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Effect of physical modification of matrix by nano (polyvinyl alcohol) fibers on fatigue performance of carbon fiber fabric-reinforced vinylester composites2016

    • 著者名/発表者名
      Yongzheng Shao, Kazuya Okubo, Toru Fujii, Ou Shibata, Yukiko Fujita
    • 雑誌名

      Journal of Composite Materials

      巻: 50 号: 16 ページ: 4065-4075

    • DOI

      10.1177/002199839402801601

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Fatigue and Izod impact performance of carbon plain weave textile reinforced epoxy modified with cellulose microfibrils and rubber nanoparticles2016

    • 著者名/発表者名
      Valter Carvellia, Andrea Bettia, Toru Fujii
    • 雑誌名

      Composites Part A: Applied Science and Manufacturing

      巻: 84 ページ: 26-35

    • DOI

      10.1016/j.compositesa.2016.01.005

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Mechanical Characteristics of C/C Composites Modified with Micro-Sized Glass Fibers2016

    • 著者名/発表者名
      Yasuhiro UTSUNOMIYA, Kiyotaka OBUNAI, Tadao FUKUTA, Koichi OZAKI, Kazuya OKUBO, Toru FUJII
    • 雑誌名

      Advanced Experimental Mechanics

      巻: 1 ページ: 126-130

    • NAID

      130005331701

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] High pressure strength of carbon fibre reinforced vinylester and epoxy vessel2016

    • 著者名/発表者名
      Yongzheng Shao, Andrea Bettia, Valter Carvelli, Toru Fujii, Kazuya Okubo
    • 雑誌名

      Composite Structures

      巻: 140 ページ: 147-156

    • DOI

      10.1016/j.compstruct.2015.12.053

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Cement mortar reinforced with reclaimed carbon fibres, CFRP waste or prepreg carbon waste2016

    • 著者名/発表者名
      Hoang Nguyen, Valter Carvelli, Toru Fujii, Kazuya Okubo
    • 雑誌名

      Construction and Building Materials

      巻: 126 ページ: 321-331

    • DOI

      10.1016/j.conbuildmat.2016.09.044

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 廃棄されたCFRPからリサイクルする再生炭素繊維の抽出条件 -射出成形品に利用するための最適抽出温度条件-2016

    • 著者名/発表者名
      大窪 和也, 藤井 透, 永田 章太
    • 雑誌名

      材料(日本材料学会)

      巻: 65 ページ: 580-585

    • NAID

      130005405076

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Improvement of fatigue life and prevention of internal crack initiation of chopped carbon fiber reinforced plastics modified with micro glass fibers2016

    • 著者名/発表者名
      Ryohei Fujitani, Kazuya Okubo, Toru Fujii
    • 雑誌名

      Proc. of SPIE 9800 “Behavior and Mechanics of Multifunctional Materials and Composites 2016"

      巻: 9800 ページ: 230-236

    • DOI

      10.1117/12.2219466

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Influence of locational states of submicron fibers added into matrix on mechanical properties of plain-woven Carbon Fiber Composite2016

    • 著者名/発表者名
      Soichiro Kumamoto, Kazuya Okubo, Toru Fujii
    • 雑誌名

      Curved and Layered Structures

      巻: 3 号: 1 ページ: 91-95

    • DOI

      10.1515/cls-2016-0008

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Effect of cellulose nano fiber (CNF) on fatigue performance of carbon fiber fabric composites2015

    • 著者名/発表者名
      Yongzheng Shao, Tomoya Yashiro, Kazuya Okubo, Toru Fujii
    • 雑誌名

      Composites Part A: Applied Science and Manufacturing

      巻: 76 ページ: 244-256

    • DOI

      10.1016/j.compositesa.2015.05.033

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 極低温熱サイクル疲労を受ける平織炭素繊維布強化複合材料へのフィラー充填が窒素ガスのリーク防止に及ぼす影響2015

    • 著者名/発表者名
      民秋 実,大窪和也,藤井 透
    • 雑誌名

      材料

      巻: 64 号: 9 ページ: 739-744

    • DOI

      10.2472/jsms.64.739

    • NAID

      130005098882

    • ISSN
      0514-5163, 1880-7488
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 炭素繊維のリサイクル最前線2015

    • 著者名/発表者名
      藤井 透,大窪和也
    • 雑誌名

      繊維学会誌

      巻: 71 号: 11 ページ: P-535-P-546

    • DOI

      10.2115/fiber.71.P-535

    • NAID

      130005108441

    • ISSN
      0037-9875, 1884-2259
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 炭素繊維のリサイクル,その背景,問題点,そしてビジネスの可能2015

    • 著者名/発表者名
      藤井透,大窪和也
    • 雑誌名

      成形加工

      巻: 27 ページ: 497-502

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 再生炭素繊維を用いたCFRP射出成形品の機械的特性に及ぼすPVA処理の効果2015

    • 著者名/発表者名
      永田章太,大窪和也,藤井 透
    • 雑誌名

      強化プラスチックス

      巻: 60 ページ: 125-129

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of cellulose nano fiber (CNF) on fatigue performance of carbon fiber fabric composites2015

    • 著者名/発表者名
      Yongzheng Shao, Kazuya Okubo, Toru Fujii
    • 雑誌名

      Composites Part A

      巻: -

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Study on The Effect of Matrix Properties on Fatigue Damage Initiation of Woven Carbon Fabric Vinylester Composites2014

    • 著者名/発表者名
      Yongzheng Shao, Kazuya Okubo, Toru Fujii, Ou Shibata, Yukiko Fujita
    • 雑誌名

      Int. Journal of Mechanics and Materials

      巻: 541-542 ページ: 243-249

    • DOI

      10.4028/www.scientific.net/amm.541-542.243

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 内部空孔にCNTを生成したC/C複合材料の開発とそのトライボロジ特性2014

    • 著者名/発表者名
      小武内清貴・大窪和也・藤井 透
    • 雑誌名

      材料

      巻: 63 号: 5 ページ: 356-361

    • DOI

      10.2472/jsms.63.356

    • NAID

      130004749890

    • ISSN
      0514-5163, 1880-7488
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Effect of matrix properties on the fatigue damage initiation and its growth in plain woven carbon fabric vinylester composites2014

    • 著者名/発表者名
      Yongzheng Shao, Kazuya Okubo Toru Fujii Ou
    • 雑誌名

      Composites Science and Technology

      巻: 104 ページ: 125-135

    • DOI

      10.1016/j.compscitech.2014.09.010

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Study of Maleic Anhydride grafted Polypropylene Effect on Resin Impregnated Bamboo Fiber Polypropylene Composite2014

    • 著者名/発表者名
      Gibeop Nam, Noboru Wakamoto, Kazuya Okubo, Toru Fujii
    • 雑誌名

      Agricultural Sciences

      巻: 15 号: 13 ページ: 1322-1328

    • DOI

      10.4236/as.2014.513141

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Effect of Natural Fiber Reinforced Polypropylene Composite Using Resin Impregnation2014

    • 著者名/発表者名
      Nam, Nanqi Wu, Kazuya Okubo, Toru Fujii
    • 雑誌名

      Agricultural Sciences

      巻: 15 号: 13 ページ: 1338-1343

    • DOI

      10.4236/as.2014.513143

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Improvement of Mechanical Properties in Bamboo Maleic Anhydride grafted Polypropylene/Polypropylene Composite Enhanced with Resin Impregnation Method2014

    • 著者名/発表者名
      Gibeop Nam,Noboru Wakamoto, Kazuya Okubo, Toru Fujii
    • 雑誌名

      Advanced Materials Research

      巻: 1051 ページ: 250-255

    • DOI

      10.4028/www.scientific.net/amr.1051.250

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Mechanical properties of center hole notched CFRP fabricated with modified matrix with added Cellulose Nano Fibers(CNFS)2016

    • 著者名/発表者名
      Aya Tanaka, Kazuya OKUBO, Toru FUJI
    • 学会等名
      The 9th International conference on Green Composites
    • 発表場所
      Kobe, Japan
    • 年月日
      2016-11-03
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Joint sufficiency bolted CFRP using reinforced collar with sub-micron fibers2016

    • 著者名/発表者名
      Yuto YAMADA, Kazuya OKUBO, Toru FUJII, Akio MAEDA
    • 学会等名
      The 11th SPSJ International Polymer Conference
    • 発表場所
      Fukuoka, Japan
    • 年月日
      2016-11-03
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Mechanical Properties of CFRP modified with Cellulose Nano Fibers(CNFs)-Influence of length of added CNFson static strength, fracture toughness and fatigue life-2016

    • 著者名/発表者名
      Aya Tanaka, Kazuya OKUBO and Toru FUJII
    • 学会等名
      AIP Conf.2016 US-Japan2016
    • 発表場所
      Sapporo, Japan
    • 年月日
      2016-08-01
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Damage mechanism in open hole carbon textile reinforced epoxy composite2016

    • 著者名/発表者名
      Valter Carvelli, Kazuya Okubo, Toru Fujii
    • 学会等名
      17th European Conference on Composite Materials
    • 発表場所
      Munich, Germany
    • 年月日
      2016-06-26
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Cement Mortar Reinforced with Recycled Carbon Fibre and CFRP Waste2016

    • 著者名/発表者名
      Hoang Nguyen, Toru Fujii, Kazuya Okubo, Valter Carvelli
    • 学会等名
      17th European Conference on Composite Materials
    • 発表場所
      Munich, Germany
    • 年月日
      2016-06-25
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effects of Heart Treatment on the Mechanical Properties of Kenaf Fiber2016

    • 著者名/発表者名
      Paulo Teodoro D.L.Carada, Toru Fujii and Kazuya Okubo
    • 学会等名
      8th INTERNATIONAL CONFERENCE Time of Polymers & Composites
    • 発表場所
      Ischia, Italy
    • 年月日
      2016-06-22
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 山椒は小粒でぴりりと辛い! セルロースナノファイバ―を如何に活用するか?2016

    • 著者名/発表者名
      藤井 透
    • 学会等名
      日本化学会 第96春季年会
    • 発表場所
      同志社大学
    • 年月日
      2016-03-25
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] FATIGUE PERFORMANCE OF MICRO-FIBRILLATED CELLULOSE AND RUBBER NANOPARTICLE HYBRID EPOXY RESIN REINFORCED CARBON PLAIN WEAVE COMPOSITES2015

    • 著者名/発表者名
      Valter Carvelli, Andrea Betti, Toru Fujii
    • 学会等名
      0th International Conference on Composite Materials
    • 発表場所
      Copenhagen
    • 年月日
      2015-07-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Fatigue Life Extension of Carbon Fiber/Epoxy Composites due to an addition of a Little amount of Submicron Fiber to the Matrix2015

    • 著者名/発表者名
      Toru Fujii, Kazuya Okubo
    • 学会等名
      6th International Conference on Fatigue of Composites
    • 発表場所
      Paris, France
    • 年月日
      2015-03-25 – 2015-03-27
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Application Of Spread Carbon Fiber Tows To Improve Fatigue Properties of CFRP modified with Cellulose nano fiber(CNF)2015

    • 著者名/発表者名
      Ryo Umeki, Kazuya Okubo, Toru Fujii
    • 学会等名
      6th International Conference on Fatigue of Composites
    • 発表場所
      Paris, France
    • 年月日
      2015-03-25 – 2015-03-27
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Carbon fiber prepreg waste is a treasure? -A new recycled carbon fiber extraction method from prepreg waste-2014

    • 著者名/発表者名
      Yoshikazu Maehata, Kazuya Okubo, Toru Fujii
    • 学会等名
      24th Annual Meeting of MRS-Japan
    • 発表場所
      Yokohama
    • 年月日
      2014-12-11 – 2014-12-12
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 平織CFRPの繊維束に沿う疲労き裂進展に及ぼすサブミクロン繊維の添加の効果― モデル試験片を用いた検証―2014

    • 著者名/発表者名
      縄岡雅人,大窪 和也,藤井 透
    • 学会等名
      第39回複合材料シンポジウム,日本複合材料学会
    • 発表場所
      秋田
    • 年月日
      2014-09-18 – 2014-09-19
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Improvement of fatigue life of plain-woven CFRP modified with enhanced matrix with sub-micron sized glass fibers2014

    • 著者名/発表者名
      Kazuya Okubo,Toru Fujii, Tsubasa Kondo
    • 学会等名
      10th Canada-Japan Workshop on Composites
    • 発表場所
      Vancouver, Canada
    • 年月日
      2014-08-19 – 2014-08-21
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [図書] セルロースナノファイバー技術資料集(分筆:第8章 非木材セルロースナノファイバーコンポジットの開発)2016

    • 著者名/発表者名
      藤井 透,大窪和也,磯貝明,河崎雅行,佐藤明弘,矢野浩之,合田公一,吉岡まり子,西田治男,附木貴行 他
    • 総ページ数
      246
    • 出版者
      シーエムシー出版
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [図書] ポリマーナノコンポジットの開発と分析技術2016

    • 著者名/発表者名
      藤井 透,大窪和也,上田一恵,岡本正巳,棚橋 満,堀内 伸,髙嶋洋平,鶴岡孝章,冨田知志,赤松謙祐,芝田正之,小池常夫 他
    • 総ページ数
      232
    • 出版者
      シーエムシー出版
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [図書] CFRPの成形・加工・リサイクル技術最前線2015

    • 著者名/発表者名
      藤井透,大窪和也
    • 総ページ数
      386
    • 出版者
      NTS Inc.
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [図書] セルロースナノファイバーの調製,分散・複合化と製品応用(CFRPへのセルロース・ナノファイバーの微量添加と高サイクル寿命の飛躍)2015

    • 著者名/発表者名
      藤井透,大窪和也
    • 出版者
      技術情報社
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [図書] Manufacturing and Application of Composites (Improvement of Fatigue Life of Plain-woven CFRP Modified with Enhanced Matrix with Sub-micron)2014

    • 著者名/発表者名
      Kazuya Okubo, Toru Fujii, Tsubasa Kondo
    • 出版者
      DEStech Publication, Inc., USA
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [図書] Handbook of Polymer Nanocomposites. Processing, Performance and Application (Mechanical and Morphology Properties of Cellulose Nanocomposites)2014

    • 著者名/発表者名
      Mohamed H. Gabr, Kazuya Okubo, Toru Fujii
    • 出版者
      Springer Berlin Heidelberg, USA
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [備考] 同志社大学 構造工学研究室

    • URL

      https://:amsel.doshisha.ac.jp

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [備考] 同志社大学 構造工学研究室

    • URL

      http://amsel.doshisha.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [産業財産権] 繊維強化プラスチック用組成物及び炭素繊維強化プラスチック2016

    • 発明者名
      藤井 透、大窪和也
    • 権利者名
      同志社大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2016-10-07
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [産業財産権] 繊維強化繊維強化熱可塑性樹脂材料及びその製造方法2015

    • 発明者名
      藤井 透,大窪和也,大谷 龍平
    • 権利者名
      藤井 透,大窪和也,大谷 龍平
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2015-06-02
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [産業財産権] プリプレグ積層体2014

    • 発明者名
      藤井透,大窪和也,梅木亮, 川邉 健一,原田哲哉,山崎剛
    • 権利者名
      同志社大学,福井県工業センター,DIC(株)
    • 産業財産権種類
      実用新案
    • 出願年月日
      2014-06-20
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

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公開日: 2014-04-04   更新日: 2018-03-22  

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