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本研究では、世界的に需要が急増しているもののリサイクルが極めて困難な炭素繊維複合材料を、超軽量かつナノ複合構造を有する高機能材料へと新規再生するための革新的循環システムを開発することを目的とする。まず、「非加熱・大気圧・微量水分共存下」で、強力な圧縮摩擦による機械的作用を炭素繊維複合材料に付与することで、炭素繊維とマトリックス樹脂界面に「局所的な高温・高圧、超臨界、亜臨界などの特異反応場」をつくり、繊維とマトリックスとの分離を可能とするための処理装置を試作する。きらに、この装置を用いて、炭素繊維とマトリックス界面の分離を促進するためのプロセス条件を見出す。このようにして分離生成された繊維、マトリックス樹脂新表面に、安価なカーボンナノ粒子を多様な形態で接合・複合化し、これらを集積することにより、ナノ構造体を試作するとともに、機能特性の評価を行い、超軽量で高機能特性を有する材料の革新的循環システム開発の可能性を見出す。
平成21年度は、強力な圧縮摩擦による機械的作用を炭素繊維複合材料に付与することで、炭素繊維とマトリックス樹脂界面に、局所的な高温・高圧、超臨界、亜臨界などの特異反応場の形成を可能とする処理装置の試作を行った。研究の第一ステップとして、まず短繊維系の炭素繊維複合材料をモデルサンプルとして撰定し、これを炭素繊維とマトリックス樹脂とに分離可能な装置の試作を行った。装置は、炭素繊維複合材料の粗砕粒子界面に、微量水分共存下で圧縮摩擦的作用を効果的に付与しうる構造とした。試作された装置を用いて、実際に炭素繊維複合材料の処理を行った結果、処理容器の高速回転に伴い、サンプルは容器内壁に配向かつ圧密され、炭素繊維とマトリックス樹脂界面に、強力な分離力を作用できることを明らかにした。
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