TOP > 国内特許検索 > 自己診断機能を有する複合部材とその製造方法

自己診断機能を有する複合部材とその製造方法 コモンズ

国内特許コード P07A012461
整理番号 ID5077
掲載日 2007年12月28日
出願番号 特願2004-323166
公開番号 特開2006-131776
登録番号 特許第4224587号
出願日 平成16年11月8日(2004.11.8)
公開日 平成18年5月25日(2006.5.25)
登録日 平成20年12月5日(2008.12.5)
発明者
  • 蔭山 健介
  • 吉川 剛史
  • 加藤 寛
出願人
  • 学校法人埼玉大学
発明の名称 自己診断機能を有する複合部材とその製造方法 コモンズ
発明の概要

【課題】簡便に自己診断できる複合部材を提供する。
【解決手段】合成樹脂11と導電性繊維層10とから成る複合部材の合成樹脂中に、分極方向を配向させた圧電性粒子20を含ませる。この複合部材は、導電性繊維層10が電極となり、圧電性粒子20の自発分極の電位に比例した電荷を蓄積して静電容量型センサを構成する。この複合部材は、振動が与えられたときに、静電容量の変化量に相当する電流を導電性繊維層から出力する。この出力信号から、複合部材に発生している歪みや損傷を診断することができる。異物質として微細な圧電粒子20しか混合していないため、複合部材の機械的強度を損ねる恐れがない。
【選択図】図3

従来技術、競合技術の概要


繊維強化プラスチック(FRP)は、軽くて強度や剛性に優れているため、従来から航空機や自動車のボディー、建築材料などに広く利用されている。
FRPは、図17に示すように、炭素繊維などを束ねたり織ったりした布(カーボンクロス)10がプラスチック11を介して積み重ねられているものが主流である。FRPは、カーボンクロス10に沿う方向(A方向)に対しては優れた強度を有しているが、カーボンクロス10の層の間は破壊され易く、図18に示すように、層間剥離12の発生する危険性がある。
こうしたFRP内部の損傷を非破壊で自己診断するための手法は、これまで幾つか提案されている。自己診断機能を持つ複合部材は、スマートマテリアル、あるいはスマートストラクチャなどと呼ばれている。



例えば、図19に示すように、FRP中に周期的に屈折率が変化する光ファイバ13を埋め込んだスマートマテリアルが開発されている。層間剥離の発生などに伴って光ファイバ13が歪むと、光ファイバに入射した光の反射光が変化するため、FRPの歪みや損傷が検出できる。
また、下記特許文献1には、図20に示すように、圧電デバイス16を配線17で接続した診断層15を、プリプレグ14の間に挿入し、これらを高温で硬化して積層化したFRPが記載されている。このスマートマテリアルは、FRPに振動を与え、この振動で物理的変形が引き起こされた圧電デバイス16から出力される各信号を検出して、FRPの歪みや損傷を調べることができる。

【特許文献1】特表2003-515730号公報

産業上の利用分野


本発明は、繊維強化プラスチックなどの複合部材であって、部材内部の欠陥を非破壊検査するための「自己診断機能」を備えた複合部材と、その製造方法に関し、特に、自己診断機能を簡便且つ安価な構成で実現できるようにしたものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
合成樹脂と導電性繊維層との複合部材であって、前記合成樹脂の中に分極方向を配向させた圧電性粒子を含むことを特徴とする自己診断機能を有する複合部材。

【請求項2】
振動が与えられたときに、静電容量の変化量に相当する電流を前記導電性繊維層から出力することを特徴とする請求項1に記載の自己診断機能を有する複合部材。

【請求項3】
振動が与えられたときに、前記合成樹脂の変形による静電容量の変化量が前記圧電性粒子の分極の変化量を上回ることを特徴とする請求項1または2に記載の自己診断機能を有する複合部材。

【請求項4】
分極処理した圧電性セラミックを粉砕して圧電性粒子を生成し、高分子の溶液に前記圧電性粒子を混合して混合溶液を生成し、直流電界中に前記混合溶液と導電性繊維層とを共存させて前記高分子を硬化させることを特徴とする自己診断機能を有する複合部材の製造方法。
産業区分
  • 高分子化合物
  • 高分子化合物
  • 固体素子
  • 固体素子
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

※ 画像をクリックすると拡大します。

JP2004323166thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
ライセンスをご希望の方、特許の内容に興味を持たれた方は、「問合せ先」まで直接お問合せ下さい。


PAGE TOP

close
close
close
close
close
close
close