セルロースナノ繊維及びナノゴム粒子とのハイブリッド変性によるCFRPの超長寿命化

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23360060
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 機械材料・材料力学
• 研究機関: 同志社大学
• 研究代表者: 藤井 透 同志社大学, 理工学部, 教授 (20156821)
• 研究分担者: 大窪 和也 同志社大学, 理工学部, 教授 (60319465)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• キーワード: 複合材料 / CFRP / 疲労 / セルロースナノ繊維 / ナノ繊維 / エポキシ樹脂 / 変性

研究概要

CFRPの疲労寿命を増すため,種々のセルロースナノ繊維(CNF)をエポキシ母材に混入,分散させた.いずれのCNFも少量(0.3～0.8wt%)添加するだけで疲労寿命は顕著に延びた.ナノゴム粒子(NRP)とCNFを併用すれば,剛性が低下せずに引張り強度を高めることができ,両者の変性にハイブリッド効果が認められた.疲労寿命の延びも期待できる.極めて細いナノPVA繊維ではその効果は著しいが,適切含有率はCNFの半分以下である.サブミクロン繊維によっても疲労寿命は優位に伸びる.CNFによる寿命延伸効果は母材/繊維間の剥離強度の適度な向上による.他の母材,ビニルエステルでもCNF変性によりCFRPの疲労寿命は延びる.

研究成果

• [雑誌論文] Mechanical, thermal, and moisture absorption properties of nano-clay reinforced nano-cellulose biocomposites (2013)
  • 著者名/発表者名: Mohamed H. Gabr, Kazuya Okubo, Kiyoshi Uzawa, Isao Kimpara, Toru Fujii, et.al
  • 雑誌名: Cellulose 巻: Vol.20, No.2 ページ: 819-826
• [雑誌論文] Enhancement of mechanical properties of carbon fabric/epoxy composites using micro/nano sized bamboo fibrils (2013)
  • 著者名/発表者名: Nguyen Tien Phong, Kazuya Okubo, Toru Fujii, et.al
  • 雑誌名: Materials & Design 巻: Vol.47, 5 ページ: 624-632
• [雑誌論文] Improved fracture toughness and fatigue life of carbon fiber reinforced epoxy composite due to incorporation of rubber nanoparticles (2013)
  • 著者名/発表者名: Nguyen Tien Phong, Kazuya Okubo, Toru Fujii, et.al
  • 雑誌名: Journal of Materials Science 巻: Vol.48, Issue 17 ページ: 6039-6045
• [雑誌論文] Effect of a PVA treatment on interfacial shear strength between recycled carbon fiber and PP (2013)
  • 著者名/発表者名: Yoshikazu Maehata, Dai Phu Hyunh, Toru Fujii, Kazuya Okubo
  • 雑誌名: Journal of Science and Technology 巻: Vol.S51-5A ページ: 342-349
• [雑誌論文] Hybrid Modification of Epoxy Resin with Micro-Fibrillated Cellulose and Rubber Nanoparticle : Effects on the Mechanical Properties of Carbon Plain-Weave Reinforced Composites (2013)
  • 著者名/発表者名: Andrea Betti, Valter Carvelli, Toru Fujii, Kazuya Okubo
  • 雑誌名: Int. J. of Aerospace and Lightweight Structures 巻: Vol.3 No.4 ページ: 473-486
• [雑誌論文] Synthesization of CNT on Surface Of C/C Composites to Stabilize the Coefficient of Friction Through Wide Environmental Temperature Range (2013)
  • 著者名/発表者名: Kiyotaka Obunai, Kazuya Okubo, Toru Fujii
  • 雑誌名: Journal of Materials Science Research 巻: Vol.2, No.1 ページ: 15-22
• [雑誌論文] Study on the Effect of Matrix Properties on the Mechanical Performance of Carbon Fabric Composites (2013)
  • 著者名/発表者名: Shao, Y. Z., Okubo, K., Fujii, T.
  • 雑誌名: Adv. Mate. Research 巻: Vol.646 ページ: 38-43
• [雑誌論文] Improvement in the mechanical performances of carbon fiber/epoxy composite with addition of nano-(Polyvinyl alcohol) fibers (2013)
  • 著者名/発表者名: Nguyen Tien Phong, Mohamed H. Gabr, Kazuya Okubo, Bui Chuong, Toru Fujii
  • 雑誌名: Composite structures 巻: Volume 99 ページ: 380-387
• [雑誌論文] Study on How to Effectively Extract Bamboo Fibers from Raw Bamboo and Wastewater Treatment (2012)
  • 著者名/発表者名: Nguyen T. P., Okubo, K., Fujii, T.
  • 雑誌名: J. Mate. Science Research 巻: Vol.1, No.1 ページ: 144-155
• [雑誌論文] 立体網目構造を有する炭素粉末の添加によるC/C複合材料の曲げ強度および破壊じん性の向上 (2012)
  • 著者名/発表者名: 小武内清貴, 大窪和也, 藤井 透
  • 雑誌名: 材料 巻: 61巻, 5号 ページ: 468-473
• [雑誌論文] A Study on Effect of Nano Poly-vinyl Alcohol Fibers on Mechanical Properties of CF/EP Composites (2012)
  • 著者名/発表者名: Nguyen T. P., Okubo, K., Fujii, T.
  • 雑誌名: Vietnam Journal of Chemistry 巻: Vol.50, No.5A ページ: 25-29
• [雑誌論文] Effect of PVA Treatment on Flexural Properties of Stampable Sheet Fabricated with Bamboo Fibers (2012)
  • 著者名/発表者名: Koike, J., Okubo, K., Fujii, T.
  • 雑誌名: Vietnam J. of Chemistry 巻: Vol.50, No.5A ページ: 34-39
• [雑誌論文] Modeling of Stiffness Reduction of Vibration Conveyor Springs Subjected to Ultra High Cyclic Loading under High Humidity (2011)
  • 著者名/発表者名: Yoshi, T., Okubo, K., Fujii, T.
  • 雑誌名: Key Engineering Materials 巻: Vols.471-472 ページ: 975-980
• [雑誌論文] Stiffness reduction of woven CFRP and CFRTP spring under ultra-high cyclic fatigue for vibration conveyor (2011)
  • 著者名/発表者名: Yoshi, T., Okubo, K., Fujii, T.
  • 雑誌名: Advanced Materials Research 巻: Vols. 123-125 ページ: 217-220
• [学会発表] Effect of Micro-Fibrillated Cellulose and Rubber Nanoparticle on Mechanical Properties of Carbon Plain-Weave textile Reinforced Epoxy (2013)
  • 著者名/発表者名: Andrea BETTI, V. Calvelli, T. Fujii and K. Okubo
  • 学会等名: 9th International Conference on Fracture and Strength of Solids
  • 年月日: 20130000
• [図書] 機能性セルロース次元材料の開発と応用(セルロースファイバーネットワーク構造を用いた複合材料) (2013)
  • 著者名/発表者名: 藤井透, 大窪和也(分筆)
  • 出版者: シーエムシー出版
• [図書] 竹の基礎科学と高度利用技術(普及版) (2013)
  • 著者名/発表者名: 藤井透(編集)
  • 出版者: シーエムシー出版(ISBN978-4-7813-0747-3)
• [図書] 材料技術と製造プロセス タッチパネル開発の最前線(文筆)(3)粘(接)着剤とタッチパネルなどへの応用 (2012)
  • 著者名/発表者名: 藤井透
  • 出版者: 情報機構
• [図書] 環境調和複合材料の開発と応用 -開発から応用まで-(普及版) (2011)
  • 著者名/発表者名: 藤井透, 西野孝・合田公一・岡本忠(監修)
  • 出版者: シーエムシー出版
• [備考]
  • URL: http://amsel.doshisha.ac.jp/
• [産業財産権] 繊維強化複合バット (2013)
  • 発明者名: 藤井透, 大窪和也, 植松峻一, 大森 一寛, 御園 和則
  • 権利者名: 同志社大学, 美津濃株式会社
  • 産業財産権番号: 特許,148214
  • 取得年月日: 2013-08-16
• [産業財産権] 繊維強化プラスチック用組成物及び炭素繊維強化プラスチック (2012)
  • 発明者名: 藤井透, 大窪和也
  • 権利者名: 同志社大学
  • 産業財産権番号: 特許, 2012-046521
  • 出願年月日: 2012-03-15