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2020 年度 実績報告書

ナノ球状グラファイト粒子による複合材料の耐摩耗性・機械的特性の飛躍的向上

研究課題

研究課題/領域番号 19K23493
研究機関兵庫県立大学

研究代表者

松本 直浩  兵庫県立大学, 工学研究科, 助教 (80843987)

研究期間 (年度) 2019-08-30 – 2021-03-31
キーワード炭素ナノ粒子 / 複合材料 / CFRP / 耐摩耗特性 / トライボロジー
研究実績の概要

昨年度合成した木材を原料としたナノ粒子の合成に加えて、本年度はナノダイヤモンドを原料としたグラファイトナノ粒子の合成を行い、得られた粒子のエポキシ樹脂への添加による摩擦特性への影響を検証した.ナノダイヤモンドの加熱により合成したナノ粒子はX線測定の結果、大部分がグラファイト状に構造変化したことを確認した.そして得られたナノ粒子を硬化前のエポキシ樹脂に対して混合した.超音波ホモジナイザーの照射により分散し、加熱硬化により複合材料を成型し、機械特性および摩擦特性の評価を行った.添加濃度を最大1wt%で評価を行った結果、複合材料の引張強度および引張弾性率には大きな影響は見られなかった.一方、摩擦特性の向上が確認され、ナノ粒子の複合化により摩擦係数の低下と耐摩耗性の大幅に向上することが分かった.一方、摩擦相手材として用いた鋼鉄球表面の摩耗量のわずかな増加が確認された.ナノ粒子の有無による、鋼鉄球表面への樹脂移着量の比較から、ナノ粒子のエポキシ樹脂への複合化により、鋼鉄球表面への樹脂移着が大幅に減少していることが分かった.この要因は明らかではないが、このことが摩擦特性、特にエポキシ樹脂の耐摩耗性の大幅な向上に寄与したことが考えられる.さらに、炭素ナノ粒子そのものによる潤滑性によって摩擦係数が低下したと考えられ、本研究の狙い通り、炭素ナノ粒子の複合化によりエポキシ樹脂の摩擦特性が向上することが明らかとなった.

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2020

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (5件) (うち招待講演 1件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Formation of large area closely packed carbon onions film by plasma-based ion implantation2020

    • 著者名/発表者名
      Matsumoto Naohiro、Kinoshita Hiroshi、Choi Junho、Kato Takahisa
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 10 ページ: 10037

    • DOI

      10.1038/s41598-020-67323-9

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Synthesis of smooth low friction graphitic nanoparticle film by vacuum arc deposition2020

    • 著者名/発表者名
      Matsumoto Naohiro、Kinoshita Hiroshi、Ohmae Nobuo
    • 雑誌名

      Diamond and Related Materials

      巻: 109 ページ: 108048~108048

    • DOI

      10.1016/j.diamond.2020.108048

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Room temperature hydrogen storage in modified vertically-aligned carbon nanotubes forest measured in vacuum by a langasite microbalance2020

    • 著者名/発表者名
      Matsumoto Naohiro、Kinoshita Hiroshi、Shimanaka Yoshihito、Ohmae Nobuo
    • 雑誌名

      Chemical Physics Letters

      巻: 751 ページ: 137530~137530

    • DOI

      10.1016/j.cplett.2020.137530

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Application of Wood-Utilized Synthesized Copper-Based Particle for the Improvement of Wear Resistance of Epoxy Resin2020

    • 著者名/発表者名
      Matsumoto Naohiro、Maeda Mikihiro、Nakatani Yuya、Omiya Yuya、Kinoshita Hiroshi
    • 雑誌名

      Tribology Online

      巻: 15 ページ: 388~395

    • DOI

      10.2474/trol.15.388

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Entry behavior into Friction Interface and Forming Unstable Lubricating Accumulation of Graphene Oxide between SUJ2 Ball and Glass Disk under Boundary Lubrication2020

    • 著者名/発表者名
      Kinoshita Hiroshi、Shibata Masanori、Matsumoto Naohiro
    • 雑誌名

      Tribology Online

      巻: 15 ページ: 150~153

    • DOI

      10.2474/trol.15.150

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Tribological property of cellulose nanofiber water dispersion using various material pairs2020

    • 著者名/発表者名
      KINOSHITA Hiroshi、INADA Yoichi、MATSUMOTO Naohiro
    • 雑誌名

      Journal of Advanced Mechanical Design, Systems, and Manufacturing

      巻: 14 ページ: JAMDSM0039

    • DOI

      10.1299/jamdsm.2020jamdsm0039

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Structure Control of Carbon Nanoparticle for Tribological Application2020

    • 著者名/発表者名
      松本直浩、木之下博
    • 学会等名
      トライボロジー会議2020秋
    • 招待講演
  • [学会発表] 酸化グラフェンの摩擦界面への侵入挙動のその場観察(1) -分散水中でのくさび効果-2020

    • 著者名/発表者名
      木之下博、柴田真範、松本直浩
    • 学会等名
      トライボロジー会議2020秋
  • [学会発表] 木質由来酸化銅微粒子添加によるエポキシ樹脂の耐摩耗性の向上2020

    • 著者名/発表者名
      前田樹大、松本直浩、木之下博
    • 学会等名
      トライボロジー会議2020秋
  • [学会発表] セルロースナノファイバー添加エポキシ樹脂の機械的特性およびトライボロジー特性2020

    • 著者名/発表者名
      稲田陽一、松本直浩、木之下博
    • 学会等名
      トライボロジー会議2020秋
  • [学会発表] 酸化グラフェンの摩擦界面への侵入挙動のその場観察(2) -分散PAO中での分散方法による相違-2020

    • 著者名/発表者名
      平井悠太朗、木之下 博、松本直浩
    • 学会等名
      トライボロジー会議2020秋
  • [図書] 水中・液中における測定・評価と応用技術2020

    • 著者名/発表者名
      木之下博,松本直浩
    • 総ページ数
      165
    • 出版者
      S&T出版
    • ISBN
      978-4-907002-82-4

URL: 

公開日: 2021-12-27  

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