| 研究課題/領域番号 |
15H05502
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
山本 剛 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (30436159)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | カーボンナノチューブ / 構造制御 / 複合材料 / 分子動力学 |
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| 研究実績の概要 |
本研究は、「多層CNTは繊維強化プラスチックの強化要素となりうるか？」の命題に対して明確な答えを提示することを目的として、多層CNT(MWCNT)の層間の荷重伝達機構を制御し、潜在するMWCNTの強度特性を発現させることを行う。さらには、MWCNT強化プラスチック複合材料創製の設計指針の構築まで行う。研究目的を達成するために、3つの研究課題を設定している。
(課題1)MWCNTの潜在ポテンシャル強度の解明と目指すべきナノ構造の発見
(課題2)配向MWCNTの構造制御と破壊特性評価
(課題3)MWCNTRP複合材料の創製と設計指針の構築
平成27年度は、(課題1)2層のナノチューブからなるMWCNTに対して、その層間にFrenkel pair型の架橋結合を導入することで、最外層のナノチューブのみに負荷した荷重は架橋結合を介して内層のナノチューブに伝達することを示した。上述した荷重伝達機構を導入することでMWCNTの公称強度は、未処理のMWCNTと比べて向上することが示されたものの、架橋結道の導入に伴う構造欠陥の形成に起因して公称ヤング率は低下する傾向が認められた。(課題2)現有の配向CNT合成装置を用いて配向CNTアレイ合成条件の探索を行った。加えて、高温熱処理ならびに電子線処理に供する試料の構造変化ならびに機械的特性評価の比較を行う目的で、標準試料に含まれる欠陥種・欠陥密度ならびに引張強度・ヤング率・破断しずみの測定を行い基礎データの取得に成功した。(課題3)MWCNT配向シートを用いて、30%程度のMWCNT体積含有率を有する配向MWCNTRP複合材料の作製を行った。課題2で取得したMWCNTとエポキシ樹脂の物性を用いることで引張試験により得られたMWCNTRP複合材料のヤング率をよく予測できることがわかった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
交付申請書に記載した平成27年度の研究実施計画に対して、研究実績の概要で記載した成果を挙げることができており、おおむね順調に進展していると判断している。
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| 今後の研究の推進方策 |
本研究を遂行する上で特に大きな問題点は無い。したがって、平成28年度も研究計画を変更することなく、研究計画調書に記載した3つの研究課題をスケジュールに沿って遂行をしていく予定である。特に、高温熱処理による炭素原子の再配列特性を活用したMWCNTの構造欠陥の除去り電子線照射処理のよる層間架橋結合の導入に関する研究を推進する。
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