一方向配列カーボンナノチューブを適用した高張力ポリマー複合材料の創出

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23560823
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 複合材料・物性
• 研究機関: 独立行政法人宇宙航空研究開発機構
• 研究代表者: 小笠原 俊夫 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 航空本部, 主幹研究員 (20344244)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• キーワード: カーボンナノチューブ / 複合材料 / 表面改質 / 高分子材料 / 材料力学

研究概要

高速CVD法で垂直成長させたMW-CNTから得られた配向CNTシートを用いて、ホットメルトプリプレグ法によって配向CNT/エポキシ複合材料を製作した。CNT体積率32.8 %の複合材料において、ヤング率89 GPa、引張り強度239 MPaという極めて高い値が得られた。複合材料におけるCNTの配向角度分布を測定するとともに、等価介在物理論（Mori-Tanaka理論）によってCNTのヤング率を推定した。体積率32%の一方向CNT複合材料、および体積率35%の２次元ランダム配向CNT複合材料において、一方向CFRP積層板および擬似等方CFRP積層板と同等のヤング率が発現する可能性が示された。

研究成果

• [雑誌論文] Three dimensional orientation angle distribution counting and calculation for the mechanical properties of aligned carbon nanotube/ epoxy composites (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Tsuda, T. Ogasawara, S-Y Moon, K. Nakamoto, N. Takeda, Y. Shimamura, Y. Inoue
  • 雑誌名: Composites Part A
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nanoscopic observations for evaluating the failure process of aligned multi-walled carbon nanotube / epoxy composites (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Tsuda, T. Ogasawara, S-Y Moon, K. Nakamoto, N. Takeda, Y. Shimamura, Y. Inoue
  • 雑誌名: Composites Science and Technology (2013) 巻: 48 [14] ページ: 48-56
  • DOI: 10.1016/j.compscitech.
  • 査読あり
• [雑誌論文] 配向カーボンナノチューブ/エポキシ複合材料の力学特性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 小笠原俊夫、仲本兼悟、津田皓正、小川武史、文淑英、島村佳伸、井上翼
  • 雑誌名: 日本複合材料学会誌 巻: 339 [6] ページ: 240-247
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mechanical properties of aligned multi-walled carbon nanotube / epoxy composites processed using a hot-melt prepreg method (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Ogasawara, S-Y. Moon, Y. Inoue, Y. Shimamura
  • 雑誌名: Composite Science and Technology 巻: 71 ページ: 1826-1833
  • DOI: 10.1016/j.compscitech.2011.08.009
  • 査読あり
• [学会発表] 配向カーボンナノチューブ/エポキシ複合材料の力学特性強化機構に関する一考察 (2014)
  • 著者名/発表者名: 津田皓正、小笠原俊夫、他4名
  • 学会等名: 日本材料学会・日本複合材料学会第5回日本複合材料会議
  • 発表場所: 京都市
  • 年月日: 20140304-06
• [学会発表] カーボンナノチューブ複合材料の最近の進歩 (2014)
  • 著者名/発表者名: 小笠原俊夫、他5名
  • 学会等名: 日本非破壊検査協会安心・安全な社会を築く先進材料・非破壊計測技術シンポジウム
  • 発表場所: 東京都
  • 年月日: 2014-03-11
• [学会発表] Processing and properties of aligned carbon nanotubes / PPS composite (2013)
  • 著者名/発表者名: 小笠原俊夫、他6名
  • 学会等名: The 13 the Japan International SAMPE Symposium & Exhibition (JISSE-13)
  • 発表場所: 名古屋市
  • 年月日: 20131112-14
• [学会発表] 配向カーボンナノチューブ/エポキシ樹脂複合材料積層板の力学特性評価 (2013)
  • 著者名/発表者名: 花光悟、小笠原俊夫、他6名
  • 学会等名: 日本複合材料学会第38回複合材料シンポジウム
  • 発表場所: 鹿児島市
  • 年月日: 20130924-26
• [学会発表] 一方向配向CNT含有複合材料のミクロ破壊観察および破壊機構のモデル化 (2012)
  • 著者名/発表者名: 津田皓正、小笠原俊夫、他5名
  • 学会等名: 第37回複合材料シンポジウム、日本複合材料学会
  • 発表場所: 名古屋市
  • 年月日: 2012-10-18
• [学会発表] 一方向配向Aligned CNT sheet含有複合材料の破壊進展に関する実験的評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 津田皓正、小笠原俊夫、他5名
  • 学会等名: 日本複合材料学会・日本材料学会第4回日本複合材料合同会議(JCCM4)
  • 発表場所: 東京都
  • 年月日: 2012-03-07