研究課題
炭素繊維強化樹脂（以下，CFRP）は，炭素繊維シートを裁断・積層し，樹脂を加圧含浸して成形される．最近，最適設計の研究が進み，炭素繊維を曲線配置すれば，強度に優れた構造を実現できることが解析的に明らかになってきた．しかし，現在多用されている加圧含浸法では，繊維の曲線配置を乱さずに樹脂を均一に含浸することは不可能である．そのため，本研究では，加圧が不要な電着による樹脂含浸法を開発し，繊維間のわずかな隙間にも樹脂層が生成され，CFRPとなることを確認した．まず，高強度なCFRPの製造に向けて電着条件の最適化を行った．そして，炭素繊維を曲線配置したCFRPの電着による成形法と炭素繊維の曲線配置の手法を提示した．具体的には，I型断面のはり（＝H鋼型），円筒などを成形できることを示した．また，中央に円孔を有する平板をモデルとし，炭素繊維を主応力の方向に沿って曲線に配置することができ，強度が向上することを実験で示し，有限要素シミュレーションを行った．更に，電着後，CFRPの表面にセルロースナノファイバーを分散・固着させることにより，強度が向上することを確認した．その際，セルロースナノファイバーに疎水化処理が不要であることを発見した．強度向上については，平板CFRP及びI型断面CFRPの形状として確認し，両者ともに，信頼性を確保した．更に，有限要素法を用いることにより，解析からも，セルロースナノファイバーのCFRPへの分散・固着による強度向上を明らかにした．
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