2003 Fiscal Year Annual Research Report
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15656217
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
宇田 暢秀 九州大学, 工学研究院, 助教授 (20160260)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
青木 隆平 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (00202466)
小野 幸生 九州大学, 大学院・工学研究院, 助手 (90038092)
久能 和夫 九州大学, 大学院・工学研究院, 教授 (90128009)
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| Keywords | ナノ材料 / ナノ複合材料 / 力学的特性 / シミュレーション / 水素貯蔵タンク |
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| Research Abstract |
カーボンナノホーン(Carbon Nanohorn, CNH)をエポキシ樹脂に混入させたナノ複合材料を作製し、力学特性を評価した。作製したナノ複合材料は、熱硬化性エポキシ樹脂(Kyowa EP-34B, 2液混合常温硬化)に重量分率3%のCNHを混入させたものである。数通りの混入法を試行したところ、ボイドを含まずCNHを最も均一に分散させることができたナノ複合材料作製法は次のようなものであった。すなわち、(1)EP-34B主剤にCNHを混入し約10分間混練後、気泡が出なくなるまで約0.1気圧の低圧状態におく、(2)その後EP-34B硬化剤を添加し、2〜3分間混練後、再び約0.1気圧の低圧状態におき常温で24時間以上の硬化時間を与える。このような方法により、長さ45mm、幅3mm、高さ2mmの試験片を作製し、3点曲げ試験を行った。その結果、重量分率3%のCNHを混ぜたナノ複合材料では曲げ弾性率は11%向上したが、曲げ強度は9%低下した。このように弾性率は上昇するが強度が低下する傾向は、国内外の他の研究機関から報告されているナノ複合材料の力学特性と一致したことではあるが、ナノ複合材料の強度特性はナノ強化材料の存在により理論的には上昇することが予想され、ナノ材料の表面改質法などを含めて次年度さらに検討を加える必要がある。
一方、既存の炭素繊維強化複合材料(CFRP)を用いて貯蔵圧70MPaの水素貯蔵タンクの初期設計を行った。基本となる積層構成は擬似等方性とした。今後ナノ複合材料を層間に分散させた構造材料を利用してタンク設計を行う。CFRP製タンク成形用オートクレーブの制御プログラムを完成させ、CFRP積層板の力学特性測定用試験片を作製した。
また、分子動力学法を用いて、単層カーボンナノチューブ(Single-Walled Carbon Nanotube, SWCNT)の力学特性シミュレーション用コードの開発を行った。
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Research Products
(6 results)
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[Publications] N.Uda, K.Kunoo, K.Ono, T.Nagayasu: "Effect of Impact Damage on Compression Fatigue Response of AS4/PEEK Composite Laminates"Proceedings of the 14th International Conference on Composite Materials. (CD-ROM) Paper #1523. 1-10 (2003)
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[Publications] 山下涼介, 久能和夫, 宇田暢秀, 小野幸生, 永安 忠, 他2名: "AS4/PEEK複合材料積層板の衝撃後圧縮疲労における破損挙動について"第45回構造強度に関する講演会講演集. 51-53 (2003)
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[Publications] 浦田幸恵, 久能和夫, 宇田暢秀, 小野幸生, 永安 忠: "耐熱複合材料IM600/PIXA-MのモードI層間破壊挙動及びファイバーブリッジングの温度依存性"第28回複合材料シンポジウム講演要旨集. 109-110 (2003)
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[Publications] 山下涼介, 久能和夫, 宇田暢秀, 小野幸生, 永安 忠, 平川裕一: "複合材料積層板の衝撃後圧縮疲労中のキンクバンドの発生について"日本航空宇宙学会西部支部講演会(2003)講演集. 131-134 (2003)
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[Publications] 浦田幸恵, 久能和夫, 宇田暢秀, 小野幸生, 永安 忠: "耐熱複合材料IM600/PIXA-Mの高温環境下における層間破壊靭性計測に及ぼすファイバーブリッジングの影響"日本航空宇宙学会西部支部講演会(2003)講演集. 135-138 (2003)
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[Publications] 浦田幸恵, 久能和夫, 宇田暢秀, 小野幸生, 永安 忠: "高温環境下における炭素繊維強化耐熱ポリイミド樹脂複合材料のモードI層間破壊挙動とファイバーブリッジングの影響について"九州大学応用力学研究所力学専門部会共同研究集会「複合材料の損傷と強度に関する力学的モデル」講演論文集. (印刷中). (2004)
