| 研究課題/領域番号 |
17K06838
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
花木 宏修 大阪大学, 工学研究科, 招へい准教授 (20336829)
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| 研究分担者 |
倉敷 哲生 大阪大学, 工学研究科, 教授 (30294028)
山下 正人 大阪大学, 工学研究科, 招へい教授 (60291960)
藤本 愼司 大阪大学, 工学研究科, 教授 (70199371)
向山 和孝 大阪大学, 工学研究科, 特任研究員(常勤) (80743400) [辞退]
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | 鉄鋼インフラ / 寿命延伸 / セルロースナノファイバー / 錆のナノ構造制御 |
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| 研究実績の概要 |
高度成長期において建設された多くの鉄鋼インフラはすでに建設から長期間を経過し、腐食による劣化が社会的問題となっている．本研究では、経年劣化した鋼構造物の補修，寿命延伸を目的とした機能性塗料を開発した．開発した塗料は母材となる水溶性樹脂にセルロースナノファイバー(CNF)を分散させたものである．CNFは大気中の酸素や水を鋼材表面に供給するための経路であり，同時に錆を成長させる培養地としての役割を担う．ここに、申請者らが研究してきた錆のナノ構造を制御する種々のイオンを添加することで熱力学的に安定なさび層を形成し、これにより鋼構造物の寿命延伸を図る．
本年度は，前年に引き続きCNF分散機能性塗料を試作し，腐食試験によりその特性を評価した．腐食試験に伴い鋼材表面に生成する錆の様相や電気化学特性，結晶構造の変化を，走査型電子顕微鏡観察やX線回折による構造解析，電気化学的測定により調査した．反応においては界面近傍において生成する鉄イオンやCNFを通じて供給される有効イオン種,酸素,水の量が重要となる.これらを最適化するため,さまざまなパラメータを設定した実験を実施した.
本年度の主な成果として，有効イオン種としてNiを添加した際の塗料の試作と腐食試験による性能評価が挙げられる．CNFを分散した水性エポキシエステル樹脂にNiを含有させた塗料を鋼材に塗布し，SAE J2334に準拠した乾湿繰り返し試験を50 cycleまで実施して錆を育成した．XRD解析結果ではCNF塗膜化で生成した錆はいずれもFe3O4を中心とする構造であったが，Ni添加の有無により腐食試験後の自然電位に大きな差がみられ，耐食性の向上が示唆された．これらの成果については日本繊維機械学会 第７４回年次大会（令和3年5月）において講演予定である．
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