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2018 年度 実績報告書

導電性DLCを組込式プローブとするFRP接着界面剥離の電磁非破壊評価

研究課題

研究課題/領域番号 16H04287
研究機関東北大学

研究代表者

高木 敏行  東北大学, 流体科学研究所, 教授 (20197065)

研究分担者 小助川 博之  東北大学, 流体科学研究所, 助教 (00709157)
内一 哲哉  東北大学, 流体科学研究所, 教授 (70313038)
三木 寛之  東北大学, 学際科学フロンティア研究所, 准教授 (80325943)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード渦電流探傷法 / 導電性ダイヤモンドライクカーボン / 接着接合 / 電磁非破壊評価 / 繊維強化プラスチック / 電磁センサ / 非接触型インジケータ / 多層薄膜
研究実績の概要

本研究では、繊維強化複合材料の接着界面に生じる剥離損傷を外部から検出できる電磁非破壊評価法の開発を目指す。本研究課題を達成するため、耐環境性を有する金属含有導電性ダイヤモンドライクカーボン(Me-DLC)薄膜を接着界面に埋め込んで非接触型インジケータとし、電磁誘導現象を利用してMe-DLCインジケータに生じる渦電流信号の変化を計測することで、界面の損傷状態を評価する手法を考案している。当該年度は、実施計画の段階ではMe-DLCパターンを成膜した接着フィルムをガラス繊維強化プラスチック平板上に配置し、引張試験によってこれにき裂損傷を与える際に生じるMe-DLCパターンの渦電流信号の変化を捉え、き裂進展長さと渦電流信号の定量的相関性を得ることを目標としていた。しかしながら、Me-DLCの渦電流信号強度が弱く、Me-DLCパターンに生じるき裂損傷進展を捉えるだけの十分な信号ノイズ比を得られなかったことから、Me-DLCの渦電流信号強度を上げるため、その電磁特性(比透磁率)を向上させる手法の開発に取り組むこととなった。
具体的には、コバルト含有ダイヤモンドライクカーボン(Co-DLC)に厚さが2ナノメートル程度の非磁性・非導電性であるa-C:H薄膜層を複数導入して多層構造とすることで、比透磁率を46%程度上昇させ得ることを明らかにした。この現象は薄膜における磁壁と磁気モーメントの効果によるものと考えられ、a-C:H層の厚さを変えることでその効果の程度を制御できると考えられている。比透磁率は渦電流信号強度に大きく影響することから、多層Co-DLCをインジケータとして用いることで、接着部におけるき裂進展を捉える十分な性能を実現できると考えられる。

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2018 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (1件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 3件)

  • [国際共同研究] 天津大学(中国)

    • 国名
      中国
    • 外国機関名
      天津大学
  • [雑誌論文] 導電性DLCのひずみセンサおよび疲労センサへの応用2018

    • 著者名/発表者名
      小助川博之, 三木寛之, 高木敏行
    • 雑誌名

      NEW DIAMOND 第130号

      巻: 34(3) ページ: 32-35

  • [学会発表] Evaluation of Structural and Electric/magnetic Properties of Cobalt-containing DLC Film for Magnetic Device Application2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Kosukegawa, Satoshi Yamazaki, Hiroyuki Miki, Toshiyuki Takagi
    • 学会等名
      International Conference on Diamond and Carbon Materials 2018
    • 国際学会
  • [学会発表] Investigation of Structure and Electromagnetic Properties of Cobalt-containing DLC for Magnetic Device Application2018

    • 著者名/発表者名
      Zhuo Diao, Hiroyuki Kosukegawa, Hiroyuki Miki, Toshiyuki Takagi
    • 学会等名
      Fifteenth International Conference on Flow Dynamics
    • 国際学会
  • [学会発表] Magnetic and Electric Properties of Diamond Like Carbon-Magnetic Metal Nano-composite Films2018

    • 著者名/発表者名
      Yiweng Zhang, Hiroyuki Kosukegawa, Hiroyuki Miki, Toshiyuki Takagi
    • 学会等名
      The Eighteenth International Symposium on Advanced Fluid Information
    • 国際学会

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公開日: 2019-12-27  

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