2022年度公募 seeds-2398 - 【関東】 高強度・高靭性な熱可塑性CFRPと金属の異種接合及びそのプレス成形
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VISION

ビジョン

熱可塑性CFRPと金属をホットプレスで成形と同時に直接接合、構造部材を軽量化

機械・構造物の軽量化によって脱炭素に貢献

輸送機器分野をはじめとする機械構造物においては、軽量化に伴う燃費削減が喫緊の課題となっています。次世代航空機や空飛ぶ自動車などの構造部材には軽くて高強度、高靭性の素材が用いられます。生産性、リサイクル性の優れる熱可塑性CFRPは構造部材の候補の1つとなりますが、材料コストが高いためすべての金属材料と置き換わるのではなく、マルチマテリアル構造として用いられます。強固かつ信頼性の高い異種接合技術によって、機械構造材料の軽量化及びリサイクルに貢献します。

USE CASE

最終用途例

金属と熱可塑性CFRPのマルチマテリアル構造の実現及び軽量化

USE CASE 01輸送機器の構造部材、電子機器筐体、建築部材等の成形および軽量化

APPLICATION

APPLICATION

アルミニウム合金と熱可塑性CFRPの異種接合部材

自動車や航空機など輸送機器などの構造材料、スマートフォンなど電子機器筐体、建築構造部や建築足場などへ応用が考えられます。

STRENGTHS

強み

トレードオフ関係にある接合強度と破壊靭性の両方を兼ね備えた接合技術

STRENGTHS 01

既存技術と比較して、優れた接合強度と破壊靭性、長期耐久性

接合界面は化学処理によって強固に接合されるため、接合界面ではなく母材樹脂の破壊形態となります。また、金属表面のナノ構造によって母材樹脂の破壊が脆性的な破壊から延性的な破壊へ変化します。それによって、トレードオフ関係にある接合強度と破壊靭性の両立を可能にし、優れた耐久性を発現します。

TECHNOLOGY

テクノロジー

接合特性を向上させる表面処理技術及び、接合特性の力学特性の定量評価技術を提案

TECHNOLOGY 01

界面ナノ構造、表面化学処理、純モード層間破壊靭性評価技術

金属表面(特にアルミニウム合金)に様々な形状のナノ構造を付与することができます。表面化学修飾についてもポリアミド樹脂をはじめ、難接合のPEEKにも応用できます。異種材料の変形は混合モードとなります。純モードの力学特性を評価できる技術を有しています。
関連論文:
Composites Science and Technology, 2022, 224(16), 109459.
Journal of Composite Materials, 2021, 55(22), 3131-3140.
Composites Part B: Engineering, 2019, 172, 26-32.

PRESENTATION

共同研究仮説

ホットプレスによる熱可塑性CFRPと金属の異種接合の実用展開

共同研究仮説01

用途に応じた熱可塑性CFRPと金属の異種接合技術の開発

異種接合における基盤技術開発・力学的特性評価・接合機構解明

実用化に向けて様々な材料の選択肢があります。それに応じて表面処理技術や接合条件も変わってきます。当研究グループでは異種接合の基本原理を追求することで、製品化に向けた基盤技術開発や力学的特性評価、接合機構解明に貢献します。

EVENT MOVIE

イベント動画

RESEARCHER

研究者

細井厚志 早稲田大学 基幹理工学部 
機械科学・航空宇宙学科(教授)
経歴

■経歴
2021年4月―現在 早稲田大学 理工学術院 教授
2016年4月―2021年3月 早稲田大学 理工学術院 准教授
2014年4月―2016年3月 早稲田大学 理工学術院 講師
2008年5月―2014年3月 名古屋大学 大学院工学研究科 助教
2007年4月―2008年4月 日本学術振興会特別研究員(DC2、PD)
2005年10月―2007年3月 早稲田大学 理工学研究科 機械工学専攻

客員研究助手
2011年11月―2012年2月 シドニー大学 航空・機械・電子工学科

訪問学者

■主な受賞歴
日本複合材料学会 林賞、2020年6月
船井情報科学財団 船井学術賞、2017年4月
文部科学省 文部科学大臣表彰若手科学者賞、2017年4月

■研究業績
https://www.hosoi.amech.waseda.ac.jp/publications.html

研究者からのメッセージ

持続可能な社会の実現に向けて

持続可能な社会の実現に向けて少しでも貢献できることがあればと思って日々研究に取り組んでいます。