山本剛研究室

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研究紹介

炭素繊維の異方性弾性定数の測定
~共振超音波スペクトロスコピー法と均質化法~

 炭素繊維強化プラスチックなどの複合材料は、力学特性の異なる素材からなる不均質材料であることから、変形挙動や損傷機構の評価には数値解析が用いらている。 より精度の高い数値解析を行うためには、炭素繊維および母材樹脂の正確な物性値の取得が必要である。本研究では、共振超音波スペクトロスコピー法および均質化法を 用いて異方性を有する炭素繊維の弾性定数の推定を行っている。



炭素繊維間干渉ならびに繊維/マトリクス樹脂との相互作用の解明

 炭素繊維強化複合材料のさらなる特性向上のために、炭素繊維間干渉ならびに繊維とマトリクス樹脂との相互作用の解明に関する研究を行っています。 特にマルチファイバーコンポジットを用いた実験・解析の両アプローチに加えて、力学特性評価と分光測定とを組み合わせることで、損傷進展過程における 繊維間干渉ならびに応力伝達の支配因子となるマトリクス物性の解明を目指しています。




航空機用途における一方向CFRP複合材料の繊維方向引張強度予測の高精度化

 CFRPの航空機への適用は、機体の軽量化による燃費向上およびCO2排出量の削減を実現します。機体の設計には、より高い特性のCFRPが要求されるため、 一方向CFRPにおける繊維方向引張強度の支配因子の理解が重要となります。本研究室では、実験および数値シミュレーションの両アプローチから航空機用CFRP の繊維方向引張強度の高精度な予測を目指しています。

[代表論文]
”円孔を有する不連続炭素繊維強化熱可塑性プラスチックの引張強度予測”
 山本剛,坂本鎌治,岡部朋永,橋本雅弘,平野啓之
 日本複合材料学会誌,43,3(2017),104-111.  PDF file

脆性薄膜の破壊特性評価
~高分子フィルムに形成したDLC薄膜の破壊特性評価~

  高分子フィルムに脆性薄膜を蒸着した複合フィルムは電子デバイスやガスバリア材として利用されている。これらの複合フィルムは、構成要素 の破断ひずみや熱膨張係数の違いに起因して、薄膜の割れや界面での剥離が生じ、機能性低下の原因となっている。本研究では、実験と計算の両アプロ ーチから脆性薄膜に生じるき裂発生機構の解明と高い耐久性を有する脆性薄膜の材料開発まで行っている。

[代表論文]
”Fracture behavior of diamond-like carbon films deposited on polymer substrates”
 Go Yamamoto, Tomonaga Okabe, and Noriaki Ikenaga
 Journal of Vacuum Science & Technology A, 36, (2018), Article No. 02C101.   PDF file
 10.1116/1.5003683