| 研究概要 |
本研究課題では,エネルギ吸収材として期待されるシンタクチックフォームに,密度の傾斜機能性を付与することでより優れた衝撃エネルギ吸収特性を得ることを目的としたハイブリッド型傾斜機能樹脂材料の開発を行った.
昨年度に構築した成形プロセスにより,エポキシ樹脂に球状シリカ粒子で強化した複合エポキシ樹脂を母材としたハイブリッド型傾斜機能樹脂材料を製造し,動的粘弾性試験および材料試験機とスプリット・ホプキンソン棒法試験機による広範囲のひずみ速度における圧縮試験を実施した.ハイブリッド型傾斜機能樹脂材料の局所的な圧縮弾性率および降伏応力は,母材に対する相対密度の2次関数と,ひずみ速度依存性を持つ母材の機械的特性との変数分離形という簡便な形式で表されることを明らかにし,母材の機械的特性は微粒子充填により強化可能であることがわかった.すなわち,強化粒子の充填率および中空微粒子の傾斜構造を操作することで,エネルギ吸収材としての設計を容易に行うことができる.
さらに,密度と圧縮弾性率の空間分布に起因する特異な応力波伝ぱ挙動すなわち不均質変形を利用した衝撃エネルギ吸収特性の評価を一次元波動伝ぱ解析により実施した.構造物の緩衝材を想定した場合,衝撃が入力される側から密度およびそれに付随する弾性率を出力側に向けて減少させることで,同様の質量をもつ均質な緩衝材と比較してエネルギ吸収量が多くなると同時に,出力される衝撃力を低減できることを明らかにした.すなわち,本研究で提案・開発したハイブリッド型傾斜機能樹脂材料は新規の衝撃吸収材としての応用が期待される.
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