| 研究課題/領域番号 |
17K14560
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| 研究機関 | 秋田県立大学 |
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研究代表者 |
施 建 秋田県立大学, システム科学技術学部, 助教 (40735867)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | 複合材料・物性 / 機械材料・材料力学 / 表面・界面物性 / 混合ガスプラズマ |
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| 研究実績の概要 |
地球温暖化問題が深刻化する近年，運輸業界では，低燃費化によるエネルギー効率向上を図る動きがある．材料学の観点からは車体の軽量化が挙げられ，繊維強化プラスチック(FRP)が注目されている．界面接着性がFRPの性能には大きな影響を及ぼしているため，繊維に前処理を行う必要がある．本研究では，更なる界面接着性向上を目的に，直交表を利用することでILSSが向上する最適なプラズマ処理条件を明らかにする．また，XPS，AFMや力学試験を行うことで，プラズマ処理によりILSSが向上したメカニズムの解明を行う．更に，最適条件を基に作製したFRPの曲げ試験を行うことで，FRPの力学特性がどのように変化したのか検討する．
昨年度までにで直交表による実験計画法でプラズマ処理の最適条件を見出した．今年度はプラズマ処理を施した繊維とFRPの力学特性の変化および繊維表面の濡れ性変化を調べた．各条件で処理を施した単繊維を特定のフォームに取付て，引張試験を行った．その結果，ガラス繊維，炭素繊維ともにプラズマ処理を行うことで単繊維の引張強度が低下していることが分かった．これは，プラズマエッチングによって繊維表面の一部に損傷が生じ，強度低下に繋がったためと考えられる．FRPの三点曲げ試験を行うことで繊維にプラズマ処理を施すことでどれだけFRPの力学特性が向上したのか調査した．その結果，GFRPの曲げ強度は変化しなかったが，曲げ弾性率は低下した．CFRPの曲げ強度は54.3%も上昇し，曲げ弾性率も24.1%も上昇した．それはプラズマ処理による炭素繊維の損傷がガラス繊維よりも少なかったためと考えられる．繊維の濡れ性評価も調査した．その結果，どの条件でもプラズマ処理を行うことで繊維への浸透性が向上した．それはプラズマ処理が確実に表面特性を改善したことを示唆している．今後はその改善要因は何かを詳しく調べる必要がある．
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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
H30年度はプラズマ処理を施した繊維とFRPの力学特性とその表面特性を明らかにした．当初の計画通り研究を順調に進めた．
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| 今後の研究の推進方策 |
H30年度の研究では，プラズマ処理で繊維の表面に何かしらの原因で界面特性を改善したが，そのメカニズムについては不明である．今後はプラズマ処理を施した繊維を化学的・物理的調査し，そのメカニズムを解明していく予定である．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
実験結果を取り纏めるに時間が必要であるため，外出の旅費が余った．R1年度請求額と前年度未使用額をあわせて，今後，研究成果を発表する学会発表の旅費や投稿論文の準備に使用する．
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