新原理に基づく粒子分散強化複合材料の制振性能と界面制御

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圧電粒子と導電粒子を充填した圧電導電複合材料に振動を加えると、振動エネルギーが圧電粒子の圧電効果により電気的エネルギーに変換され、さらに導電粒子が形成する導電鎖路に電流を流すことによりジュール熱として消費される。本研究では、1.圧電粒子の粒径を変化させた系、2.マトリックスポリマーの弾性率を変化させた系の2つの系を用いることで、複合材の弾性率が制振効果にどのように影響を及ぼすか検討した。3.導電粒子を酸化処理し高分子/導電性粒子界面エネルギーを変化させ、複合材料の電気伝導度に及ぼす影響をパーコレーションしきい値に及ぼす効果から検討した。また、複合材のインピーダンス、アドミッタンス測定を行うことで試料内部の等価回路の簡単なモデルを考察し、以下の結果を得た。1.圧電制振複合材料の弾性率を増すことによって圧電制振性能を向上させることができた。2.圧電制振複合材料において複合材料の弾性率を増加することにより、圧電制振機構による制振性能が向上し、逆に高分子粘弾性と粒子間内部摩擦による内部摩擦機構の制振性能は減少することが分かった。この現象は、2相複合材料の分散形態とその力学統制との関係で定性的に説明できる。3.高分子/導電性粒子間の界面エネルギーが減少すると、パーコレーションしきい値が増大し、界面エネルギーにより複合材料の電気伝導度を制御できる。4.この複合材料の等価回路としては抵抗と静電容量の並列回路を考えることができた。