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永田 將*; 三宅 修吾*; 五十嵐 誉廣; 太田 弘道*; 西 剛史*
実験力学, 22(2), p.105 - 111, 2022/06
単軸炭素繊維強化プラスチック(CFRP)シートの熱緩和軸と熱拡散率をオフセット周期レーザー加熱法で測定し、熱緩和軸と繊維配向の関係を厚さの異なるCFRPシート試験片を用いて実験的に検討した。厚みが薄くなるにつれて、熱緩和軸の配向が面内方向に広がることを明らかにした。可変周波数法及び可変変位法を用いて、CFRP試験片の面外方向及び面内方向の熱拡散率を測定した。面外方向について、炭素繊維方向とほぼ一致した熱拡散率が得られた一方、面内方向は予想外の値を示した。オフセット周期加熱法による熱拡散率測定の結果、繊維の角度による熱的容易軸を考慮した熱拡散率は面内方向の測定とは異なる特性を示すことがわかった。
永田 將*; 西 剛史*; 太田 弘道*; 五十嵐 誉廣; 三宅 修吾*
Proceedings of 34th International Microprocesses and Nanotechnology Conference (MNC 2021) (CD-ROM), 2 Pages, 2021/10
電子機器の発熱密度の増加により、Carbon-fiber-reinforced Plastic(CFRP)は、その高い熱伝導率、高い異方性、および高強度により、熱放散材料として注目を集めている。CFRPを使用して目的の放散方向に熱を伝導できれば、より効率的な熱設計が可能となる。熱伝播を制御するには、各繊維角度でのCFRP内の熱伝播挙動を理解し熱配向と呼ばれる熱伝播の方向を決定する必要がある。我々は以前の研究で、CFRPの熱伝播を炭素繊維方向と繊維-マトリックス界面の方向の2つの方向に分類する周期的加熱法を使用して熱配向を決定するアプローチを示し、繊維とマトリックスの界面は、CFRPの熱伝播に大きな影響を与え、CFRPの厚さが増すにつれてその影響は大きくなることを示した。しかし、CFRPの厚さが熱配向に及ぼす影響については不明な点が多い。本研究では、さまざまな厚さのCFRPに対して周期的加熱法による熱物性測定を行い、繊維とマトリックスの界面が熱配向に及ぼす影響を調査した。
永田 將*; 西 剛史*; 太田 弘道*; 五十嵐 誉廣; 三宅 修吾*
no journal, ,
スポット周期加熱法は熱物性分布を評価するための非接触測定法の一つであるが、測定サンプル表面全体からの温度波反射影響のため熱拡散率を正確に評価することが難しいという欠点がある。我々は過去の研究において、サンプルサイズ,赤外線検出器の感度分布と強度を考慮した、熱伝達方程式に基づくパラメータデータベースを使用して熱拡散率を導出する方法を提案した。提案手法を用いて純銅の熱拡散率を測定した結果、文献値とよく一致していた。しかし、厚さの異なる純銅の測定では温度応答は分析溶液で得られた結果と乖離があった。本研究ではレーザスポット周期加熱法の基本原理と実測時の実験条件の間の乖離に起因する誤差を数値計算により補正し、より信頼性の高い面内熱拡散率評価を行った。