炭素繊維複合材料の非加熱分離による高次リサイクル技術の開発と超軽量機能材料の創製

通过碳纤维复合材料非热分离开发高阶回收技术并创造超轻质功能材料

• 批准号: 21651032
• 负责人: 内藤 牧男
• 金额: $ 2.24万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 2010
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21651032/
• 关键词: 炭素繊維; 複合材料; リサイクル; 材料循環利用

本研究では、世界的に需要が急増しているもののリサイクルが極めて困難な炭素繊維複合材料を、超軽量かつナノ複合構造を有する高機能材料へと新規再生するための革新的循環システムを開発することを目的とする。まず、「非加熱・大気圧・微量水分共存下」で、強力な圧縮摩擦による機械的作用を炭素繊維複合材料に付与することで、炭素繊維とマトリックス樹脂界面に「局所的な高温・高圧、超臨界、亜臨界などの特異反応場」をつくり、繊維とマトリックスとの分離を可能とするための処理装置を試作する。さらに、この装置を用いて、炭素繊維とマトリックス界面の分離を促進するためのプロセス条件を見出す。このようにして分離生成された繊維、マトリックス樹脂新表面に、安価なカーボンナノ粒子を多様な形態で接合・複合化し、これらを集積することにより、ナノ構造体を試作するとともに、機能特性の評価を行い、超軽量で高機能特性を有する材料の革新的循環システム開発の可能性を見出す。平成22年度は、短繊維系の炭素繊維複合材料をモデルサンプルとして選定し、平成21年度に試作した装置を用いて、このサンプルを炭素繊維とマトリックス樹脂とに分離する実験を行った。その結果、処理容器の高速回転に伴い、サンプルは容器内壁に配向かつ圧密され、かつ炭素繊維とマトリックス樹脂界面に強力な分離力が作用することにより、両者を効果的に分離できた。さらに、ナノ粒子としてカーボンナノ粒子を撰定し、これを分離された粒子界面に積層複合化する実験を行った。その結果、適度なせん断力を繰り返し作用させることにより、カーボンナノ粒子が多孔質状に複合化できることを明らかにした。以上のプロセスで作製した複合粉体を加圧成形することにより、高気孔率を有する軽量材料を作製することができた。また、作製された材料の構造と機械的強度などとの関係について考察を行った。

This study is aimed at the development of a new innovative cycle for carbon fiber composites, ultra-high performance materials, and composite structures. In this paper, the author tries out the processing device for carbon fiber composite materials, carbon fiber composite materials and carbon fiber composite materials. The conditions for the separation of carbon fiber and carbon fiber interfaces are described. The possibility of the development of innovative cycle systems for the separation and generation of new surfaces, safety particles, multiple morphologies, bonding, recombination, aggregation, testing of structures, evaluation of functional properties, and high functional properties of materials has been demonstrated. In 2012, the carbon fiber composite material for short term maintenance was selected. In 2011, the carbon fiber composite material for short term maintenance was selected. In 2012, the carbon fiber composite material for short term maintenance was selected. In 2013, the carbon fiber composite material for short term maintenance was selected. As a result, the high speed return of the processing container, the orientation of the inner wall of the container, the high pressure, the high separation force of the carbon fiber and the resin interface, the high separation force of the carbon fiber and the high separation force of the carbon fiber are effective. For example, if the particles are separated from each other, the particles will be laminated. As a result, the appropriate amount of force can be reduced to a porous state. The above mentioned composite powders can be manufactured under high pressure and high porosity. The structure of the material and the mechanical strength of the material are investigated.