| 研究課題/領域番号 |
19H02031
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| 研究機関 | 同志社大学 |
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研究代表者 |
田中 和人 同志社大学, 生命医科学部, 教授 (50303855)
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| 研究分担者 |
片山 傅生 同志社大学, 生命医科学部, 教授 (70161065)
森田 有亮 同志社大学, 生命医科学部, 教授 (80368141)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材料 / カーボンナノチューブ / ぬれ性 / 樹脂含浸 / 成形 |
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| 研究実績の概要 |
本研究の目的は，炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材料の樹脂含浸性に優れた成形方法の開発とその機構を解明することである．具体的には，連続炭素繊維表面へカーボンナノチューブ（CNT）を析出させることにより，「樹脂含浸性に優れたナノカーボン修飾炭素繊維」を開発する．ここではCNTは成形時の炭素繊維間隔やぬれ性の制御に利用するだけではなく，成形品において，高い力学的特性を得るためにも利用できるという二重の役割を果たすものとする．したがって，機械的特性を発揮するためには，CNT析出炭素繊維と樹脂との界面強度評価が重要となる．これらの目的を達成するためには，高温下でのぬれ性評価が可能なシステムが必要不可欠である．また，本システムに用いる高温加熱炉は，次年度以降に繊維樹脂界面せん断強度を評価するための試験片を作成するためにも使用する．
そこで，本年度は，まず，赤外線を利用した高温加熱炉を導入した．この加熱炉と既設の高倍率デジタルマイクロスコープを組み合わせて，横からの高倍率観察が可能なシステムを構築した．本システムを用いることで，樹脂が溶融している高温下で炭素繊維単体や炭素繊維束，炭素繊維ファブリックの表面におけるぬれ性を評価することが可能であることを確認した．また，Niを触媒として化学蒸着法（CVD）によりCNTを炭素繊維表面に析出させた場合，析出させていない炭素繊維と比較して，ポリアミド6樹脂とのぬれ性が高いことが明らかとなった．さらに，CNTの析出時間が10，30，60分間と異なる三種類のCNT析出炭素繊維を用いた場合，最もCNT析出長さが長い60分間CNTを析出させたものが最も高いぬれ性を示すことが明らかとなった．
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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
本研究では，高温下での熱可塑性樹脂の含浸性を評価する必要があるため，高温下でぬれ性評価が可能なシステムが必要不可欠となる．本年度は，赤外線を利用した高温加熱炉を導入し，既設の高倍率デジタルマイクロスコープと組み合わせたシステムの開発を済ませており，樹脂が溶融している高温下でぬれ性を評価することが可能となった．さらにこのシステムを用いて，CNT析出炭素繊維がCNTを析出させていない炭素繊維と比べて高いぬれ性を有することを明らかにしており，研究計画通りの成果を得ている．
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| 今後の研究の推進方策 |
本研究では，高温下でのぬれ性評価が可能なシステムが必要不可欠であり，本年度は，本システムの開発を済ませている．本システムを用いた観察により，ぬれ性に優れたCNTの析出形態を明らかにし，CNT析出条件の最適化を進めていく．なお導入した高温加熱炉は，次年度以降に，既設の微小荷重機械的特性評価装置と組み合わせて，繊維と樹脂の界面せん断強度の測定が可能なマイクロドロップレット試験システムの構築にも利用できるような仕様としており，さらなる研究の発展に寄与するものである．
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