繊維強化高分子材料 (FRP) の構造・特性と自己修復機能の設計コンセプト

近年、軽くて強い繊維強化高分子材料 (FRP) の用途は、航空宇宙、自動車、船舶等幅広い分野に拡大しており、FRPの安全性、信頼性の確保に対する社会的要求が非常に高まっている。 　本セミナーでは、FRPの構造・損傷・破壊特性と損傷を自己修復するFRPの国内外の開発動向を述べるとともに、使用時のFRPの強度を著しく低下させる要因である強化繊維とマトリックス間の界面剥離を自己修復するFRPの開発に関する研究事例について紹介する。

1. 繊維強化高分子材料の分類・特性と応用分野
   1. 繊維強化高分子材料の特徴
   2. 強化材・マトリックス (母材) の種類による分類
   3. 損傷・破壊機構の分類と特性への影響
   4. 応用分野と要求特性
2. 織物ガラス/エポキシ積層材料の損傷・破壊特性評価
   1. 微視構造を考慮した弾性特性の推定法
   2. 損傷発生・進展のクライテリオン
   3. 破壊力学パラメータの評価方法
   4. 有限要素法を用いた損傷進展シミュレーションと実験との比較
3. ナノ材料を強化材とした繊維強化高分子材料の弾性特性予測と損傷特性評価
   1. カーボンナノチューブとカーボンナノコイル
   2. 解析モデル (ユニットセルモデル) の構築法
   3. 弾性特性の推定法
   4. 有限要素法を用いた損傷進展シミュレーションと破壊強度の予測
4. 高分子材料に対する自己修復機能の設計コンセプト
   1. 自己修復機構の分類と修復率評価方法
   2. 繊維強化高分子材料への適用時の問題点
5. 自己修復性を有する繊維強化高分子材料の開発動向
   1. 中空繊維に液体の修復剤を閉じ込める手法
   2. マイクロカプセルに液体の修復剤を閉じ込める手法
   3. 毛細血管 (microvascular) ネットワークを用いる手法
   4. マトリックスに固体の修復剤を分散させる手法
   5. 形状記憶合金を用いる手法
   6. Diels-Alder反応を利用する手法
6. 界面剥離自己修復性を有する繊維強化高分子材料の開発
   1. マイクロカプセルを用いた界面剥離自己修復性付与の手法
   2. 繊維と垂直方向の平滑材引張試験による強度回復効果の検証
   3. 有限要素法を用いたマイクロカプセル剥離シミュレーションと微視構造最適化
   4. 繊維方向の縁き裂材引張試験による強度回復効果の検証
   5. 有限要素法を用いた損傷進展シミュレーションと自己修復機能発現メカニズム解明

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