| 研究課題/領域番号 |
24360048
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| 研究機関 | 早稲田大学 |
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研究代表者 |
川田 宏之 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (20177702)
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| 研究分担者 |
荒尾 与史彦 同志社大学, 理工学部, 助教 (40449335)
細井 厚志 早稲田大学, 理工学術院, 講師 (60424800)
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| 研究期間 (年度) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| キーワード | 複合材料 / カーボンナノチューブ / 材料強度 / 界面評価 / 気相成長法 |
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| 研究実績の概要 |
本研究ではCNT析出炭素繊維を強化材とした階層型複合材料の創製およびCNT析出による機械的特性の向上を研究目的とする．CNT析出炭素繊維の作製においては，強化繊維の機械的特性の低下を伴わないCNT析出プロセスの確立に加えて，CNT析出の不均質性の改善が課題点とされてきた．そこで，化学気相成長法 (CVD法)において鉄/銅の混合触媒を用いることで，PAN系炭素繊維表面にCNTを均一に析出させた．また，CNT析出炭素繊維を強化材とする複合材料を作製し，CNT析出に伴う機械的特性への影響を評価した．
PAN系炭素繊維束に対し，750℃，40minの熱処理で炭素繊維表面の収束材を除去した後，触媒付与を目的として硝酸鉄/硝酸銅エタノール溶液に浸漬・乾燥させた．その後，CVD法によって575℃，20minでCNT合成を行った．混合触媒を用いることで触媒の活性を向上させ，従来の析出温度（750℃）と比較して低温域でのCNT合成が可能となった．その結果，CNT析出プロセスにおける炭素繊維の強度低下を約7%まで抑えることに成功した．また，溶液触媒によって繊維束内部への触媒付与を行い，均質なCNT析出を達成した．作製したCNT析出炭素繊維強化材に，エポキシ樹脂を母材として一方向強化複合材料を作製した．0°方向引張試験ではCNT析出によって破断強度を維持したまま13.8%の弾性率向上を達成した．また，10°方向引張試験では降伏せん断応力は約40%，せん断弾性率は約25%の向上を示した．破断面観察およびフラグメンテーション試験の結果，引張特性の向上はCNT析出による繊維/樹脂間の界面せん断強度の向上や，ナノコンポジット領域の形成によるものと示唆された．以上の研究結果より，炭素繊維強化複合材料のマクロスケール機械的特性向上に対するCNT析出の有効性が示された．
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| 現在までの達成度 (段落) |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 次年度使用額の使用計画 |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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