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Determination of trigger sites for crack formation in aeronautical composite by combining X-ray microscopy and applied mathematics

结合 X 射线显微镜和应用数学确定航空复合材料中裂纹形成的触发位点

基本信息

批准号：
19H00834
负责人：
木村正雄
金额：
$ 29.37万
依托单位：
High Energy Accelerator Research Organization
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

(1) 昨年度までに高度化に成功したX線顕微鏡による4次元/5次元観察により、高空間分解能(~50nm)で、応力負荷しながら(in situ)X-CTによる観察を行いCFRP (炭素繊維強化プラスチック)における、Mode II（剪断）応力下での挙動解明に取り組んだ。その結果、Mode I (引っ張り)応力での挙動と同様に(A)樹脂内でのき裂発生と、(B)炭素繊維/樹脂界面での剥離、の異なるモードでき裂が発生するが、多くは、繊維/樹脂界面で発生した亀裂（剥離）が繊維界面に沿って進展し、その一部が樹脂内に伝搬していくことが明らかになった。(2)フェノキシ樹脂とナイロン12を混合したポリマーアロイについて、種類の異なる相溶化剤を添加し、走査型X線顕微鏡(STXM)を用いて炭素の化学状態をナノスケールでマッピングすることにより、その微細構造の変化を明らかにした。相溶化剤の種類により、フェノキシ樹脂もしくはナイロン12との相互作用が異なり、最終的な海島構造が大きく異なることが分かった。(3)顕微鏡ビッグデータの応用数学による解析として不均一性のかたちをマルチスケールかつ定量的に特徴付ける手法であるパーシステントホモロジー(PH)の高度化に取り組んだ。従来二次元データについて解析を行ってきたが、アルゴリズムの改良と計算プログラムの高度化を行い、三次元データについても解析が可能になった。高度化した手法を用いて、鉄系酸化物の還元反応における三次元顕微鏡データの解析を行い、トリガーサイト（trigger site）を明らかにすることに成功した。

(1) Last year, we successfully implemented 4-dimensional

项目成果

期刊论文数量（25）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

放射光を用いた材料研究~特にX線顕微鏡を用いた航空機用構造材料(CFRP, EBC)の観察を中心に~

使用同步加速器辐射的材料研究〜重点关注使用X射线显微镜观察飞机结构材料（CFRP，EBC）〜

DOI：
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
作者：
Z. Wu;K. Ushioda and H. Fujii;木村正雄
通讯作者：
木村正雄

Effect of the compatibilizer on the morphology of a phenoxy-resin/nylon-12 polymer alloy: A scanning transmission X-ray microscopy study

增容剂对苯氧基树脂/尼龙 12 聚合物合金形态的影响：扫描透射 X 射线显微镜研究

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Takayuki Harano;Takahiro Yoshioka;Shinichiro Sakurai;Hiroaki Ohara;Sakura Origuchi;Jun Mukudai;Yasuo Takeichi;Shohei Yamashita;Hiroyuki Takahashi;Hideaki Yoshino;Kyoko Adachi;Masao Kimura
通讯作者：
Masao Kimura

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