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Fatigue life improvement of CFRP due to hybrid modification of polymer matrix with cellulose nano fibers and nano rubber particles

纤维素纳米纤维和纳米橡胶颗粒对聚合物基体进行混合改性，提高CFRP的疲劳寿命

基本信息

批准号：
23360060
负责人：
FUJII Toru
金额：
$ 12.06万
依托单位：
Doshisha University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2011
资助国家：
日本
起止时间：
2011 至 2013
项目状态：
已结题

项目摘要

Epoxy matrix of CFRP was physically modified with different types of cellulose nano fibers (CNF) including bacterial cellulose, whose weight content was about 0.3-0.8wt%. Any types of CNF incredibly extend the fatigue life of CFRP in comparison with the unmodified one. An excessive amount of CNF decreases the life extension effect.When CNF were simultaneously mixed with nano rubber particles, the tensile strength of modified CFRP appreciably increased without scarifying other properties due to a hybrid effect. More fatigue life extension is expected due to an appropriate hybrid modification. 50nm (in diameter) PVA, 500nm glass and 700nm PET fibers were also tested instead of CNF. Those fibers extended the fatigue life of CFRP as well in spite of difference in their mechanical performance. Thin (smaller than 1 μm) fibers are useful as a matrix modifier of CFRP. When an appropriate content of CNF was mixed into epoxy matrix, less fiber debonding occurred. Other resin matrices such as vinylester can be modified with CNF for fatigue life extension.

在碳纤维增强复合材料（CFRP）的环氧树脂基体中加入不同种类的纤维素纳米纤维（CNF），其中包括细菌纤维素，其质量分数为0.3- 0.8wt%。与未改性的碳纤维相比，任何类型的碳纳米纤维都能显著延长CFRP的疲劳寿命。当CNF与纳米橡胶颗粒同时混合时，由于混杂效应，改性CFRP的拉伸强度明显增加，而不牺牲其他性能。由于适当的混合修改，预计会有更多的疲劳寿命延长。还测试了50 nm（直径）PVA、500 nm玻璃和700 nm PET纤维代替CNF。这些纤维延长了CFRP的疲劳寿命，以及尽管他们的机械性能的差异。细纤维（小于1 μm）可用作CFRP的基体改性剂。当在环氧树脂基体中掺入适量的CNF时，纤维脱粘现象较少。其他树脂基质如乙烯基酯可以用CNF改性以延长疲劳寿命。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Mechanical, thermal, and moisture absorption properties of nano-clay reinforced nano-cellulose biocomposites

DOI：
10.1007/s10570-013-9876-8
发表时间：
2013-04-01
期刊：
CELLULOSE
影响因子：
5.7
作者：
Gabr, Mohamed H.;Phong, Nguyen T.;Fujii, Toru
通讯作者：
Fujii, Toru

Fatigue Damage Evaluation of Plain Woven Carbon Fiber Reinforced Plastic(CFRP) Modified with MFC (micro fibrillated cellose) by Thermo-elastic Damage Analysis(TDA)

MFC（微纤化纤维素）改性平纹碳纤维增强塑料（CFRP）的热弹性损伤分析（TDA）疲劳损伤评价

DOI：
发表时间：
2013
期刊：
影响因子：
0
作者：
長野拓義;坂本武司;久保田章亀;峠睦;渡邉純二;横井裕之;Ryohei Aoyama
通讯作者：
Ryohei Aoyama

Improvement of fatigue life and prevention of internal crack propagation along carbon fiber in plain-woven CFRP modified with micro and nano sized glass fibers

微米级和纳米级玻璃纤维改性的平纹碳纤维复合材料可提高疲劳寿命并防止内部裂纹沿碳纤维扩展

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
Tsubasa KONDO;Kazuya OKUBO;Toru FUJII
通讯作者：
Toru FUJII

機能性セルロース次元材料の開発と応用(セルロースファイバーネットワーク構造を用いた複合材料)

功能性纤维素维度材料（采用纤维素纤维网络结构的复合材料）的开发与应用

DOI：
发表时间：
2013
期刊：
影响因子：
0
作者：
藤井透;大窪和也(分筆)
通讯作者：
大窪和也(分筆)

竹の基礎科学と高度利用技術(普及版)

竹子基础科学与先进利用技术（普及版）

DOI：
发表时间：
2013
期刊：
影响因子：
0
作者：
Tomoko Hirayama;Mitsutaka Ikeda;Toshiteru Suzuki;Takashi Matsuoka;Hiroshi Sawada;Kosuke Kawahara and Shunji Noguchi;藤井透(編集)
通讯作者：
藤井透(編集)