Creation of soft/hard complex materials tougher than metal based on the

基于以下原理创建比金属更坚韧的软/硬复合材料

基本信息

批准号：
17H01222
负责人：
グン剣萍
金额：
$ 28.12万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-01 至 2018-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-17H01222/
关键词：
ゲル犠牲結合高靭性高強度複合材料

项目摘要

本研究では、高靭性ゲルの力学挙動（引張試験で見られる降伏現象、弾性率の低下を伴うヒステリシス現象、および引裂試験で見られる亀裂周辺の降伏領域(内部破壊領域)の形成）の三つの特徴を評価することによって、ゲルの靭性及びその高靭性化機構を解明することを目的とした。研究機関内には、ポリアンフォライトゲル/グラスファイバー織物の複合体について、様々な幅のサンプルを作製して引裂試験を行い、破壊エネルギーと降伏領域の関係を見積もった。サンプルの幅が降伏領域のサイズ（~cm）より小さい場合、複合体の破壊エネルギーはサンプルの幅と正の相関があった。一方、サンプルの幅が降伏領域より大きい場合、複合体の破壊エネルギーはサンプルの幅に依存しなかった。これは、本複合体の異常に高い破壊エネルギーが、亀裂近傍の降伏領域形成によるエネルギー散逸によることを強く示唆する結果である。また、破壊されたサンプルを走査型電子顕微鏡で観察した結果、繊維近傍におけるゲル層の破壊が確認された。ここから、本複合体の変形時には、ゲル-繊維間の応力伝達により、ゲル層の変形と破壊によるエネルギー散逸が高効率で発生し、それが本複合体を高効率にタフ化していることが示唆された。

在这项研究中，有三种类型的韧性凝胶的动态行为（在拉伸测试中看到的细分现象，磁滞现象有所减少，弹性的形成以及围绕裂纹的投降区域（内部破坏区域）的形成）。目的是阐明凝胶的韧性及其高韧性机制。在研究机构中，创建了各种宽度的样本，用于合成多元素的凝胶/玻璃纤维织物织物织物织物织物，并进行了撕裂的测试，以估算破坏性能量与投降区域之间的关系。如果样品的宽度小于投降面积（〜cm）的大小，则该复合物的破坏能与样品宽度有正相关。另一方面，如果样品的宽度大于投降面积，则配合物的破坏能量不取决于样品的宽度。这是该复合物中强大的破坏能量的结果，这是由于裂缝附近的投降区域的能量耗散而强烈建议。由于使用扫描电子显微镜观察被破坏的样品，因此确认了纤维附近凝胶层的破坏。从这里开始，在这种复合材料的变形时，凝胶和纤维之间的应力传播会导致凝胶层的变形和破坏，这是很难对这种复合物到高效率的困难。