川田 宏之 (カワダ ヒロユキ)

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所属

理工学術院 基幹理工学部

職名

教授

ホームページ

http://www.kawada.mech.waseda.ac.jp/

兼担 【 表示 / 非表示

  • 理工学術院   大学院基幹理工学研究科

  • 附属機関・学校   グローバルエデュケーションセンター

学内研究所等 【 表示 / 非表示

  • 2020年
    -
    2022年

    理工学術院総合研究所   兼任研究員

学歴 【 表示 / 非表示

  •  
    -
    1980年

    早稲田大学   理工学研究科  

  •  
    -
    1980年

    早稲田大学   理工学研究科  

学位 【 表示 / 非表示

  • 早稲田大学   博士(工学)

所属学協会 【 表示 / 非表示

  •  
     
     

    強化プラスチック協会

  •  
     
     

    日本複合材料学会

  •  
     
     

    日本材料学会

  •  
     
     

    日本機械学会

 

研究分野 【 表示 / 非表示

  • 複合材料、界面

  • 材料力学、機械材料

研究キーワード 【 表示 / 非表示

  • 複合材料、材料強度学

論文 【 表示 / 非表示

  • 無撚カーボンナノチューブ糸の機械的特性に及ぼす黒鉛化の影響と強度発現機構

    金太成, 林晏理, 二川秀史, 白須圭一, 山本剛, 橋田俊之, 細井厚志, 川田宏之

    日本機械学会論文集   84 ( 860 ) 17-00585  2018年04月  [査読有り]

  • Effects of stacking sequence on static torsional properties of CFRP pipes

    Taichi Watanabe, Keisuke Satomura, Naoki Kimoto, Takato Nakamura, Tae Sung Kim, Atsushi Hosoi, Hiroyuki Kawada

    Zairyo/Journal of the Society of Materials Science, Japan   65 ( 8 ) 567 - 572  2016年08月

     概要を見る

    Carbon fiber reinforced plastics (CFRP) pipes are expected to substitute for steel drive shafts to improve motorcar's fuel efficiency and driving performance. The static torsional strength of CFRP pipes formed by a modified simultaneous multi ply winding method is 20% higher than that of CFRP pipes formed by a filament winding method owing to few initial flaws. As the results of static torsional tests regarding [90/-45/+45]6 pipes, it was revealed that the delamination from the prepreg end occurred in the innermost layer and propagated in the interlaminar area of the -45°/+45° plies before the final failure. It is expected to design stacking sequence for preventing the delamination. In this study, effects of stacking sequence on the static torsional properties of the CFRP pipes were investigated. [902/-45/+45]6 and [90/-45/90/+45]6 pipes were formed to investigate effects of lamination angle difference between adjacent plies. Maximum lamination angle difference of the [90/-45/90/+45]6 pipe is smaller than that of the [902/-45/+45]6 pipe. In case of the [90/-45/90/+45]6 pipes with small lamination angle difference, the initiation of the delamination was delayed because the interlaminar stress was reduced. Furthermore, [(90/-45/90/+45)6/90] pipes were formed to investigate effects of an application of a 90° layer on the innermost layer. The delamination from the prepreg end did not occur before the final failure by the application of a 90° layer on the innermost layer since the applied load on the prereg end was reduced. Finally, the static torsional strength of the [(90/-45/90/+45)6/90] pipes was 25% higher than that of the [902/-45/+45]6 pipes due to improvement of delamination resistance.

    DOI

  • 射出成形ガラス長繊維強化ポリアミドの衝撃引張特性に及ぼす繊維径の影響

    小澤 憲人, 金 太成, 角田 大地, 荒尾 与史彦, 谷口 憲彦, 西脇 剛史, 細井 厚志, 川田 宏之

    日本機械学会論文集   0 ( 0 )  2016年

     概要を見る

    Applications of fiber reinforced plastics have been expanding due to improvement of not only fuel efficiency but also the motion performance of some recent vehicles. Especially, the demand for injection-molded fiber reinforced thermoplastics is expected to increase because of their superior moldability, productivity and recyclability. In this study, the influence the fiber diameter has on the impact tensile properties of long glass-fiber reinforced polyamide (GF/PA) is investigated using the split Hopkinson pressure bar method. Prior to the tensile tests, an investigation of the fiber-orientation distribution was conducted in order to cut out specimens with the same fiber orientation angle from the injection molded plate. Two types of specimens, referred to as specimens with high- and low orientation angle, were manufactured using glass fibers with average diameters of 13, 17, 23 μm. In the tensile test, the GF/PA with smallest fiber diameter showed the highest tensile strength and the most significant strain rate dependency on the strength. These effects were more significant for the specimens with high orientation angle. From SEM observations on the fracture surface and an average fiber length measurement, it was observed that the interfacial fracture and the fiber breakage were dominant failure modes under the considered tensile loading conditions. It was suggested that decreasing the stress acting on the fiber/matrix interface by reducing the fiber diameter affected the improvement of the GF/PA strength. Using the modified linear rule of mixtures, the tensile strength was predicted. The predictions showed good agreement with experimental results. Therefore, it is believed that the decrease of critical fiber length is the reason that the impact tensile properties are higher for the samples with smaller fiber diameter.

    CiNii

  • CFRP円筒材のねじり疲労特性に及ぼす積層構成の影響

    渡邉 太一, 里村 圭介, 木元 尚紀, 中村 崇人, 金 太成, 細井 厚志, 川田 宏之

    日本機械学会論文集   0 ( 0 )  2016年

     概要を見る

    Application of carbon fiber reinforced plastics (CFRP) pipes to torque transmission shafts makes it possible to improve automotive driving performance as well as fuel efficiency. A modified simultaneous multi ply winding method was developed as a new forming method for CFRP pipes using prepregs. The CFRP pipes formed by the method have fewer initial flaws, such as voids and fiber waviness. It resulted in 20 % increase in the static torsional strength than conventional CFRP pipes formed by a filament winding method. In this study, effects of stacking sequence on the torsional fatigue properties of the CFRP pipes formed by the modified method were investigated. Torsional fatigue tests were conducted under load control. All tests were conducted at the test frequency f=1 Hz, the maximum applied torque Tmax=1.0 kNm and the stress ratio R=0.1. [902/-45/+45]6 and [90/-45/90/+45]6 pipes were formed to investigate effects of lamination angle difference between adjacent plies. Maximum lamination angle difference of the [90/-45/90/+45]6 pipe is smaller than that of the [902/-45/+45]6 pipe. When the CFRP pipes had smaller lamination angle difference, the initiation and growth of the delamination from the prepreg end in the innermost layer were delayed because interlaminar stress was reduced. Moreover, [(90/-45/90/+45)6/90] pipes were formed to investigate effects of an application of a 90° layer on the innermost layer. As the result, the delamination hardly initiated since the shear stress on the prereg end was reduced. Consequently, the fatigue life of the [(90/-45/90/+45)6/90] pipes increased seven-fold than that of the [902/-45/+45]6 pipes due to improvement of delamination resistance under cyclic torsional loading.

    CiNii

  • OS1408-248 CNTs析出炭素繊維を強化材とした一方向CFRPの力学特性評価

    寺内 幹, 大澤 貞幸, 金 太成, 川田 宏之

    M&M材料力学カンファレンス   2015   "OS1408 - 248-1"-"OS1408-248-3"  2015年11月

     概要を見る

    Combining composites with nanoscale materials such as Carbon Nanotubes (CNTs) has attracted much attention, because various synergic effects can be realized easily. Especially, grafting CNTs onto carbon fibers and reinforcing the interface between resin and the fibers are promising approaches in enhancing the mechanical properties. In this study, the effects of CNTs grafted onto carbon fibers on the mechanical properties of multiscale CFRP were investigated. CNTs were grafted on carbon fibers by chemical vapor deposition (CVD) using a Fe-Cu catalyst system at temperature <600 ℃. As a result, degradation of the properties of the carbon fibers was suppressed. Interfacial shear strength (IFSS) was increased by 45.8%. After that, static tensile test of unidirectional CFRP (0° and 10°) was performed. The elastic modulus was increased by CNTs around the carbon fibers. In case of the 10° specimens, the shear yield stress increased by 41.9%. It was the result from improvement of the yield strength of matrix resin around the carbon fibers by grafting CNTs.

    CiNii

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書籍等出版物 【 表示 / 非表示

  • JSMEテキストシリーズ 機械材料学

    日本機械学会編

    日本機械学会  2008年01月 ISBN: 9784888981699

産業財産権 【 表示 / 非表示

  • 酸化銅ナノワイヤおよびその製造方法

    細井 厚志, 川田 宏之, 柳澤 一星, 松永 光広, 土肥 優希

    特許権

  • 樹脂金属接合体の製造方法及び樹脂金属接合体

    細井 厚志, 川田 宏之, 丁 埈澈, 岡本 和起, 阿部 暉

    特許権

  • 繊維強化熱可塑性樹脂プリプレグ及び成形体

    川田 宏之, 細井 厚志

    特許権

  • FRP円筒及びその製造方法

    川田 宏之

    特許権

  • 積層材料の層間破壊じん性試験装置

    川田 宏之, 中屋 久仁康, 森山 英重

    特許権

受賞 【 表示 / 非表示

  • 日本機械学会賞(論文)

    2014年   日本機械学会   層間高靱性化CFRPクロスプライ積層板の繰り返し荷重下におけるトランスバースクラック発生評価  

    受賞者: 川田 宏之

共同研究・競争的資金等の研究課題 【 表示 / 非表示

  • 溶媒可溶性グラフェンを利用した高強度・高耐久性ナノコンポジットの創出

    研究期間:

    2019年04月
    -
    2022年03月
     

     概要を見る

    本研究は、新規に見出したメカノケミカル反応制御によって、溶媒に可溶な高アスペクト比グラフェンを創出し、分子レベルで分散している分散液を熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂に混合・複合化することで、高強度、高延性を両立し、かつ長期耐久性を有するナノコンポジットを作製する技術を確立することを目的とする。メカノケミカル反応の分子シミュレーションをすることで、グラフェンの新しい反応とその複合物を提案するとともに、その応用として、新規グラフェンを構造材料のアンチエイジング材料として応用する。天然黒鉛を塩と混合してボールミルすることにより、黒鉛端部に塩が吸着した新しい可溶性グラファイトを創出することに成功した。この黒鉛は、端部に塩のカチオン成分が吸着しており、極性溶媒中に分散させると、カチオンが解離し、それによって黒鉛は負のチャージが強まる。負の静電反発力によって、黒鉛は液中で容易に剥離分散可能となることが明らかとなった。分子シミュレーションにより、メカノケミカル反応により、塩が黒鉛端部に吸着し、吸着後もイオン結合性を有していることを確認した。この負に帯電するグラファイトをアニオングラファイトと呼び、アニオングラファイトの液中での剥離分散挙動を詳しく調査した。アニオングラファイトを超音波により分散すると、主に黒鉛の端部で破断が生じ、その結果分散が良好なエッジ部と、分散性の悪いコア部に分離することが分かった。このエッジ割れによって、アニオングラファイトは短時間で容易に分散する一方で、分散性の悪いコア部が残存し、長時間の超音波でもこのコア部は分散しにくいことが明らかとなった。また、エッジ割れによって、グラフェンの端の部分だけが切り取られ、結晶径の大きいグラフェンを得ることは難しいことが分かった。グラフェンをプラスチックと混ぜ、その高強度を発現させるためには、アスペクト比の大きいグラフェンが必要不可欠である。アスペクト比を高めるための塩をスクリーニングした結果、一部の塩において比較的アスペクト比の大きいグラフェンを得られることが分かった。メカノケミカルプロセスをより最適化することで、1μmを超える大きさのグラフェンを得ることが課題である。メカノケミカルプロセスの実験的な研究は一通り行うことができたものの、そのメカニズムは依然と不明であった。そこで分子シミュレーションを専門とされている先生に、黒鉛と塩の反応とその構造の解明を依頼したところ、快諾頂き、分子シミュレーションによる反応の解析を行ってもらった。これらの協力により、我々の実験結果を理論による裏付けで補強することができ、黒鉛と塩との複合化により何故剥離分散性があがるのか、そして塩によってなぜ違いがでるのかが明らかとなった。その理論をもとに様々な塩を用いて、黒鉛とのメカノケミカル反応の調査を行った。これまではグラフェンの評価はAFMで行っていたため、一つの種類を調べるのに1週間程度要していたが、科研費で導入したナノ粒子解析装置で粒径を測ることで、1日で大まかな粒径を知ることができるようになった。それによって、粒径の大きいグラフェンを得るための実験を多数行えることができ、グラフェンの大きさをさらに向上させるための、いくつか新しいプロセスを提案することができた。以上の理由から、当初の予定よりも研究が進んでおり、グラフェンを利用した複合材料に関して、さらに発展させた研究を進めている。グラフェンを添加することでプラスチックの強度を向上させることを目標として研究を行っているが、グラフェンの大きさは平均で400nm程度であり、補強材としての効率をさらに上げるためには1μmを超えるグラフェンを量産化したい。乾式のメカノケミカル反応を最適化しているが、大きさとして1μmを超えることは難しいことが分かりつつあり、今後は湿式によるメカノケミカル反応にも挑戦する予定である。実際にいくつか試しに行ったところ1μmを超える大きさのグラフェンを得られており、いくつか湿式粉砕装置を検討して装置を導入するとともに、その評価を進めていきたい。一方でグラフェンは表面が平滑であるため、プラスチックとの界面ですべりが生じ、補強効果が得られにくいといった報告がされている。この界面での滑りを抑制するようなアイデアをだして、グラフェンによるプラスチックの補強効果を更に高めたい。本年度中には強度向上として30~50%の向上を達成したい

  • 革新的合成法による無撚CNT繊維強化複合材料の創成と高強度化

    研究期間:

    2018年04月
    -
    2021年03月
     

     概要を見る

    本研究では世界最高強度を有するカーボンナノチューブ(CNT)紡績糸の創製を目標としている.CNT紡績糸は,触媒担持化学気相成長法によってシリコン基板上に規則正しく垂直成長したCNTフォレストよりCNTを連続的に引き出し,それを撚り合わせることで作製されることが一般的である.本研究ではCNT紡績糸を構成するCNTの配向性改善を目的として,微細径のダイスにCNTを通すことで撚り角の無い無撚CNT糸を作製し,従来のCNT紡績糸と比較して高い機械的特性を得ている.このことから,無撚CNT糸に対して作製条件の最適化やポリマー含浸処理による高密度化及び架橋構造の付与,CNTの高純度化を目的とした熱処理条件の検討などを行ってきた.昨年度はCNT単体の物性値が紡績糸の機械的特性に及ぼす影響の評価を行い,CNTの薄層化及び細径化が紡績糸の高強度化に有効であることが確認された.本年度は無撚CNT糸の更なる高強度化を目的として,従来の5-10層,直径が10nmのCNT及び1-5層,直径が5.6nmの薄層かつ細径な2種類のCNTについて,それぞれCNT単体及び高密度化処理を施した無撚CNT糸の機械的特性評価を行った結果,CNTの薄層化・細径化に伴いCNT単体,CNT糸の強度が共に向上し,CNT単体及びCNT糸の尺度係数はそれぞれ11.1GPa,2.43GPaとなった.また無撚CNT糸に対しコーミング処理及び延伸処理を行った結果,CNTの配向性向上に伴う強度の向上が確認された.更に実験的に得られたCNTの物性値や強度及びそのばらつき,分子動力学(MD)法を用いた解析により得られた界面せん断強度をCurtinモデルに適用した結果,2種類の無撚CNT糸の実験値と傾向が一致し,また実験値との相対誤差が6~17%の精度でCNT糸の強度予測が可能であることが確認された.本研究では高強度無撚CNT糸の創製を目的としている.これまでにCNTの合成条件検討やCNT紡績糸作製条件の最適化,ポリマー含浸による無撚CNT糸の高強度化を行い,無撚CNT糸の機械的特性の向上に成功してきた.これまでに得られた知見を複合的に最適化することで機械的特性の改善を重ねており,研究の進捗状況としては概ね順調である.現在は無撚CNT糸の更なる機械的特性向上を目的とし,Curtinモデルに基づく強度予測式及び分子動力学計算を用いた各種物性値の検討や,無撚CNT糸の寸法効果による影響の解析的な評価などを行っている.また昨年度CNT単体の走査電子顕微鏡(SEM)内その場観察引張試験を実施するための設備導入を行ったことにより,CNT単体の各種物性値評価が可能となった.これによりCNT単体及び無撚CNT糸双方に関して多様な評価が可能となり,CNT単体の特性が無撚CNT糸機械的特性に及ぼす影響を複数の観点より考察することが可能となっている.これまでの研究の中で,無撚CNT糸の機械的特性を向上させる手法として,CNT無撚糸を構成するCNT単体の薄層化及び細径化が有効であることが確認された.本年度は無撚CNT糸の更なる高強度化を目的として,CNT単体の長さや密度といった他の物性値が無撚CNT糸の機械的特性に及ぼす影響の評価を行う.無撚CNT糸についても,直径や評点間長さが機械的特性に及ぼす影響について評価を行い,寸法効果について検証を行う.そして引き続き強度予測モデルや分子動力学計算を用いて解析的にCNT間相互作用力に関する知見を深め,CNT紡績糸の強度発現機構の解明を目指す.また本年度は,従来の触媒担持化学気相成長法により合成されたCNTだけではなく,より薄層かつ細径で高い結晶性を有するCNTが得られることで知られる,浮遊触媒化学気相成長法により合成されたCNTから作製されたCNT紡績糸に関しても各種評価を行い,従来の無撚CNT糸との比較・検討を行う.これによりCNT紡績糸の強度を決定する要因を明らかにするとともに,CNT紡績糸の強度向上に向けた方針を示すことを目標とする.浮遊触媒法CNT糸に関してもこれまでの知見を反映しポリマー含浸処理による高密度化を行うが,合成方法の違いにより結晶性等の様々な物性値が大きく異なるため,ポリマー含浸処理の最適条件が異なることが予想される.従って浮遊触媒法CNT糸に関しては別途ポリマー含浸処理条件の検討を行い,更なる高強度化を行う

  • 大電流容量を有する革新的カーボンナノチューブ金属複合配線材の創製

    研究期間:

    2018年06月
    -
    2020年03月
     

     概要を見る

    本研究では優れた電気的特性を有するカーボンナノチューブ(CNT)紡績糸の創製を目標としている.CNT紡績糸を構成するCNTの配向性改善を目的として,微細径のダイスにCNTを通すことで撚り角の無い無撚CNT糸を作製し,従来の紡績糸と比較して優れた電気的特性を有するCNT糸を得たる.CNT紡績糸は従来の配線材料の代替が期待されており,更なる電気的特性の向上が急務とである.このことから,CNT無撚糸に対しキャリア導入を目的としたドーピング処理や熱処理,メッキ処理による金属との複合化などを行い,従来のCNT糸と比較し優れた電気的特性を有するCNT無撚糸を得ている.本年度は無撚CNT糸に対し一塩化ヨウ素(ICl)ドーピング処理,高密度化処理,黒鉛化処理を組み合わせて施すことにより更なる高電導化を有したCNT糸の創製を目指した.その結果,高密度化とIClドーピング処理を施した際に導電率3.87×10^5S/m,黒鉛化処理とIClドーピング処理を施した際に導電率5.12×10^5S/mと,より優れた電気特性を有するCNT無撚糸を得た.さらに,黒鉛化処理を施した繊維に関して,比電流容量が172Am/kgと銅線の比電流容量150Am/kgを超える極めて優れた特性を有することが確認された.また,ドーピング処理後にCNTの電子輸送に起因するπ-π*結合が増加したことから,状態密度が増加したことが確認され,ドーピング処理による導電率向上のメカニズムが解明された.また,より高密度なCNT糸を得ることを目的とし CNT撚糸を作製し電気特性の調査を行ったところ,撚り角の影響は非常に少ないことが確認された.より高密度化されたCNT撚糸はIClドーピング処理を施すことで4.7×10^5S/mと高い導電率を示し,細線かつ高密度なCNT撚糸は高い電気特性を有するCNT糸の創製に有効であることが確認された

  • 高密度化無撚CNT糸を用いた革新的超軽量高強度複合材料の開発

    研究期間:

    2015年04月
    -
    2018年03月
     

     概要を見る

    本研究ではCNT単体の優れた機械的特性が十分に発揮された革新的高強度CNT糸の創製を目的とし,乾式紡績法で作製した無撚CNT糸の高強度化を行った.糸を構成するCNT単体の強度評価および分子動力学解析によるCNT間相互作用力の評価によって,CNT糸の高強度化にはCNT単体の高強度化とCNT間の荷重伝達効率の向上が必要であることを明らかにした.また,それに基づいて黒鉛化処理によるCNTの高純度化,CNT糸と各種ポリマーとの複合化を行い,強度2.4 GPaのCNT糸を創製した

  • CNT析出強化階層型複合材料の創成と界面評価および衝撃・疲労特性

    研究期間:

    2012年04月
    -
    2015年03月
     

     概要を見る

    本研究では高分子基複合材料(PMC)へのカーボンナノチューブ(CNTs)導入方法として,複数種の無機系繊維表面へのCNTs析出方法の確立を行った.特に,触媒金属や析出条件の検討によって,一般にCNTs析出が困難とされる炭素繊維表面への短時間かつ均一なCNTs析出プロセスを確立した.また,マルチスケールの界面特性評価から複合材料の界面せん断特性向上へのCNTs析出の有効性を示した.さらに,CNTs析出炭素繊維を強化材とするCFRP一方向材を創製し,CNTs析出による補強効果の異方性とそのメカニズムを明らかにした

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特定課題研究 【 表示 / 非表示

  • エラストマー分散強化CFRTPの 衝撃エネルギー吸収メカニズムの解明

    2020年  

     概要を見る

     近年CO₂排出量規制化を背景として自動車の車体軽量化が求められており,優れた比強度・比剛性を有する炭素繊維強化熱可塑性プラスチック(CFRTP)の衝撃吸収部材への適用が期待されている. 本研究では,エラストマー(EL)分散強化CFRTPのクロスプライ積層板に対して落錘衝撃試験を実施し,EL粒子の体積分率による衝撃特性及び破壊形態への影響の調査を行った.衝撃試験の結果よりEL粒子の体積分率を増やすことにより衝撃吸収エネルギー及び初期損傷荷重の向上が確認された.さらに破断面観察の結果よりEL粒子を加えることで面外方向の塑性変形の拡大及び層間剥離領域の減少が確認された.以上,EL分散強化CFRTPは母材樹脂の高靭性化及び面外方向の塑性変形によるエネルギー吸収が衝撃特性向上に寄与していることが確かめられた.

  • CFRTP射出成形材の衝撃エネルギー吸収特性

    2019年  

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    繊維強化熱可塑性プラスチック(Fiber Reinforced Thermoplastics;FRTP)は,成型が容易で生産コストが低く,圧縮荷重負荷時に逐次破壊を伴う場合に高いエネルギー吸収性能(EA)を示す特徴があり,量産車への適用に期待が持たれている.過去の研究では,破壊時のEA性能に複合材料の繊維-樹脂界面強度や母材樹脂の応力-ひずみ挙動等が影響することが報告されている.本研究では,繊維-樹脂界面強度や母材樹脂の変更による靭性の違いがFRTP 射出成型材の衝撃EA 性能に及ぼす影響を調査することを目的として,靭性を変化させたFRTP 射出成型材に対して逐次破壊試験による衝撃EA吸収挙動の調査を行った.また,物性値との相関を調査するために圧縮特性取得,ModeⅠ破壊靭性取得を行った.供試材として,母材樹脂にポリアミド(PA)66を用いたNormal材,PA12を用いた高じん性材,Normal材作成時のサイジング剤に不適合なものを適用した低じん性材の3種類として,それぞれ破壊じん性値の異なる射出成型材を採用した.全ての供試体の強化材にはE-glass 繊維を用いた.逐次破壊時に衝撃EA性能が温度に依存しない現象を観察するため,逐次破壊試験を実施した.試験速度は9~10m/s,試験温度は-30℃,23℃,90℃,130℃とした.試験はスプリットホプキンソン棒(Split Hopkinson Pressure Bar;SHPB)法試験機を用いて実施した.試験により得られた荷重・応力-変位線図より,低じん性材及びNormal材の90℃では逐次破壊中の平均応力が試験温度の影響をあまり受けなかったのに対し,高じん性材(90℃)では平均応力が大きく低下する結果が得られ,Normal材(130℃)でも同様の傾向が確認された.また,高じん性材やNormal材の高温雰囲気下では荷重の変動が比較的滑らかであったが,低じん性材やNormal材の低温雰囲気下では荷重の振動が確認された.高じん性材や高温条件の試験の際に振動が発生した原因は,高じん性材やNormal材の高温条件では延性的な破壊が逐次破壊の大きな要因を占めるのに対し,低じん性材やNormal材,高じん性材の低温条件では脆性的な破壊が逐次破壊の大きな要因となったためだと考えられる.また,これまでの研究においては,温度変化に伴う強度とじん性の変化が相殺することでEA性能が温度に依存しない現象が発現すると示唆されている.しかし,本研究では高温条件の際にSCSの低下が確認された.このことは,温度に依存しないEA現象が発現するのは限られた温度領域内のみであることが示唆された.さらに,90℃での試験結果を比較すると,母材樹脂を変更した供試体の試験結果においてSCSの低下が確認された.この現象が生じる温度領域は母材樹脂の特性により変化する可能性が示唆された.加えて,これまでの研究および本研究の逐次破壊試験後の試験片観察より,試験温度に依存した破壊形態が発現し,温度上昇に伴い逐次破壊時の破片サイズが大きくなることを確認している.しかし,破壊形態が変化する温度には上限があり,ある温度を超えると破壊形態には大きな変化が生じなくなると考えられる.そのため,破壊形態変化の上限を超えた高じん性材の高温雰囲気下では強度と靭性のバランスが崩れ,SCSが低下したと考えられる.

  • ガラス長繊維強化熱可塑性ペレットを用いた射出成形材の衝撃引張特性評価

    2018年  

     概要を見る

     本研究では、強化繊維の細線化とひずみ速度の増加に伴うガラス繊維/ポリアミド(GF/PA)の強度向上のメカニズムの調査のため,GF/PAの短繊維引抜き試験,低ひずみ域速度域における引張特性評価,および不連続繊維強化材の強度予想モデルであるKelly-Tysonモデルを拡張し強化繊維の配向性を考慮したモデル式による強度予測を実施した.供試体には平均繊維径の異なる3種類の強化繊維からなるLFTペレットより作成した射出成型材を使用した. その結果,界面せん断強度強化繊維と引張強度のひずみ速度依存性,強化繊維の繊維径とGF/PA引張強度の逆相関性が確認された.また,強度予測により強化繊維の強度が繊維径に依らず一定とした場合にはGF/PAの引張強度は繊維径に依らずほぼ一定となることが明らかとなり,繊維径の違いによるGF/PA引張強度への影響は,強化繊維の特性による寄与が支配的であると示唆された.

  • 大電流容量を有する配線用CNT複合繊維の創製

    2017年  

     概要を見る

    大電流容量・高導電率を有する配線用CNT金属複合繊維の創製に向け,母材となる高配向CNT糸に黒鉛化処理ならびに高密度化処理を施し,各処理が繊維の電気特性に及ぼす影響の定量評価を行った.CNT糸の黒鉛化処理では,不活性ガス環境下における高温熱処理によって結晶性が改善し,それに伴う比導電率・比電流容量の顕著な増加が確認された.一方,ポリマー溶液浸漬による高密度化処理では,繊維の収縮によってCNTバンドル間の空隙が減少し,導電率が大幅に向上した.ポリマー処理によって線密度の増加が見られたことから,ポリマーがCNT糸に含浸し,残留していることが示唆された.

  • 層間高じん性化CFRP積層板の面外疲労特性に及ぼす内部欠陥の影響

    2017年  

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    本研究では層間高靭性化CFRP積層板(T800S/3900-2B)の面外方向(Z方向)疲労特性に及ぼす内部欠陥の影響を評価するため,応力比R=0.1にてZ方向疲労試験を実施し,ボイド等の内部の初期欠陥が積層板のZ方向疲労寿命に及ぼす影響の調査を行った.成形条件を変えることで積層板の空洞率や最大ボイド長さを変えた2種類の積層板を用いた.なお,空洞率や最大ボイド長さは試験片の端面観察および3次元X線CT装置を用いた内部観察により測定した.Z方向疲労試験を行った結果,本研究の範囲では初期欠陥の条件による疲労寿命の差異は見られないこと,試験片の表面性状を変化させた場合でも疲労寿命に差異は見られないことが明らかとなった.破壊力学的には脆性材料である本試験片の疲労寿命は最大ボイドの長さに大きく影響を受ける.しかしながら,本研究で用いた積層板はいずれも最大ボイド長さが2mm以上と大きい.したがって,内部欠陥や表面性状が疲労寿命に及ぼす差異が確認されなかったと示唆された.

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委員歴 【 表示 / 非表示

  • 2015年04月
    -
    継続中

    経済産業省  専門家会議(風車)