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2017 年度 実績報告書

歪みを可視化するオパール結晶薄膜と社会インフラの検査技術への応用

研究課題

研究課題/領域番号 26289139
研究機関国立研究開発法人物質・材料研究機構

研究代表者

不動寺 浩  国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, グループリーダー (20354160)

研究分担者 田中 義和  広島大学, 工学研究科, 准教授 (00335704)
百武 壮  国立研究開発法人土木研究所, 土木研究所(つくば中央研究所), 主任研究員 (30468871)
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2018-03-31
キーワードコロイド結晶 / 構造色 / 歪み可視化 / インフラ検査 / 歪みゲージ / 紫外線劣化 / 暴露試験 / オパール結晶
研究実績の概要

研究代表者(NIMS)及び土木研究所及び広島大学の共同研究者らと相互訪問を含め緊密な連携の元に最終年度の研究を実施した。社会実装時に課題となる歪み可視化シートの紫外線劣化の研究が進展した。UV吸収層を形成することで劣化の抑制が可能である。高品質及び材料設計された歪み可視化シートを安定供給により、共同研究者のそれぞれの分担研究が促進された。広島大学では、新たに開発された塩化ビニルシートを支持基材としたオパール薄膜、ポリイミドシートを用いたオパール薄膜による引張試験によるひずみ計測、4点曲げ試験によるひずみ計測、について研究を実施した。引張試験の結果として、塩化ビニルシートを用いたオパール薄膜は、8%程度まで、剥がれずにひずみ計測ができ、ピーク波長とひずみの第一不変量の間に概ね線形関係が成立することを確認した。4点曲げ試験では、理論定式化で予測されたように、圧縮ひずみにより、ピーク波長が上昇することを確認した。また、圧縮ひずみ状態においても、ピーク波長とひずみの第一不変量の間に概ね線形関係が成立することを確認した。4点曲げ試験においては、試験体表面で引張状態と圧縮状態が混在することになるが、ひずみが大きい状態(5%以上)においては、オパール薄膜により引張状態と圧縮状態を裸眼で視認することが可能であることを確認した。土木研究所では、3点曲げ試験によるひずみ計測とファーフィールド試験を実施した。3点曲げ試験では引張ひずみ、圧縮ひずみともにひずみ計測、分光器による波長変化、画像計測の結果が近似した。また、計測アプリによってもひずみの分布が可視化できた。ファーフィールド試験では望遠レンズと液晶チューナブルフィルターを組み合わせて10 m以上遠方からでもひずみ、あるいはひび割れによるオパール薄膜の変色は計測できた。また、沖縄の暴露試験場にて歪み可視化シートの耐久性試験を実施した。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額が生じた理由

29年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額の使用計画

29年度が最終年度であるため、記入しない。

備考

受賞:①溶接学会中国支部奨学賞(山本正登奨学賞)松永直人「オパール薄膜を用いたひずみ評価に関する研究」、②土木学会平成29年度全国大会第72回年次学術講演会優秀講演者 百武 壮
「ひずみやひび割れを視覚化するシート材料を用いた計測システムの検討」

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2017 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件) 図書 (1件)

  • [国際共同研究] Canadian Nuclear Laboratories(カナダ)

    • 国名
      カナダ
    • 外国機関名
      Canadian Nuclear Laboratories
  • [雑誌論文] ひび割れを可視化する先進機能材料シートの実装化へ向けての検討2017

    • 著者名/発表者名
      大屋貴生、三村典正、百武壮、土谷浩一、不動寺浩
    • 雑誌名

      コンクリート構造物の補修,補強,アップグレード論文報告集

      巻: 17 ページ: 641, 646

    • 査読あり
  • [学会発表] オパール薄膜を用いたはりの曲げひずみ測定について2017

    • 著者名/発表者名
      松永直人、田中義和、不動寺浩、百武壮
    • 学会等名
      日本非破壊検査協会平成29年度秋季講演大会
  • [学会発表] ひずみやひび割れを視覚化するシート材料を用いた計測システムの検討2017

    • 著者名/発表者名
      百武壮、西崎到、新田弘之、不動寺浩、轟眞市、田中義和
    • 学会等名
      土木学会平成29年度全国大会第72回年次学術講演会
  • [学会発表] Crack and strain visualization for infrastructure maintenance using smart opal film2017

    • 著者名/発表者名
      Tsuyoshi Hyakutake, Itaru Nishizaki, Hiroyuki Nitta, Hiroshi Fudouzi, Yoshikazu Tanaka
    • 学会等名
      Fifth International Symposium Frontiers in Polymer Science
    • 国際学会
  • [学会発表] オパール薄膜を用いた構造物のひび割れ可視化技術2017

    • 著者名/発表者名
      百武壮、新田 弘之、不動寺 浩、 轟眞市
    • 学会等名
      第32回日本道路会議
  • [学会発表] 材料工学の視点からみたコロイドフォトニック結晶:材料化に必要な機能設計、光学計測、品質評価、製造法2017

    • 著者名/発表者名
      不動寺浩
    • 学会等名
      第18回構造色シンポジウム
  • [学会発表] 構造材の歪みを可視化するオパールコロイド結晶薄膜2017

    • 著者名/発表者名
      不動寺浩
    • 学会等名
      日本学術振興会「結晶成長の科学と技術第161委員会」第101回研究会
    • 招待講演
  • [図書] 高分子微粒子ハンドブック (コロイド結晶薄膜の形成とその機能発現)2017

    • 著者名/発表者名
      不動寺浩(監修: 藤本啓二)
    • 総ページ数
      316p(うち12p)
    • 出版者
      CMC出版
    • ISBN
      978-4-7813-1253-8

URL: 

公開日: 2018-12-17  

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