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2020M-193 (公益財団法人JKA補助事業)

カーボンモノリスを利用した高性能断熱材料の開発補助事業

大気圏再突入機の熱防御材として知られるアブレータの基材としてカーボンモノリス(多孔質炭素)を応用するために,特に構造と力学特性の関係に焦点を当てた研究を遂行しました。このページでは特に2020年度及び2021年度は公益財団法人JKAの補助事業による進捗を

一部抜粋して報告いたします。

多孔質構造と力学特性の関係

~本研究で用いた多孔質材料の構造~

「ストラット(柱)」柱が「ジョイント(結合部)」

で三次元的に結合している構造

従来の多孔質材料とは違い,ヤング率(力学特性)とヤング率の関係が相対密度で整理できない...

多孔質炭素を模擬したモデルを作製し,​

ストラットの長さ(L)及び厚さ(t)と結合部の直径(dj)から求められるアスペクト比(L/t)とくびれ比(dj/t)でヤング率を整理

モデルから得られたL/tとdj/tの関係は実験値を再現しており,多孔質炭素のヤング率がこれらのパラメータに依存することがわかった。

Arai, Y., Daigo, Y., Esuke, K., Ryo, I., & Yasuo, K. (2021). Relationship between the microstructures and Young’s modulus of three-dimensional networked porous carbon material. Journal of Materials Science, 56, 10338–10352. https://doi.org/10.1007/s10853-021-05950-x

Arai, Y., Daigo, Y., Kojo, E., Inoue, R., & Kogo, Y. (2021). Geometric factors affecting Young’s modulus of porous carbon with a three‐dimensional network structure. International Journal of Applied Ceramic Technology, October, 523–532. https://doi.org/10.1111/ijac.13930