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COMPOSITE MEMBER HAVING SELF-DIAGNOSTIC FUNCTION AND ITS PRODUCTION PROCESS commons

Patent code P07A012461
File No. ID5077
Posted date Dec 28, 2007
Application number P2004-323166
Publication number P2006-131776A
Patent number P4224587
Date of filing Nov 8, 2004
Date of publication of application May 25, 2006
Date of registration Dec 5, 2008
Inventor
  • (In Japanese)蔭山 健介
  • (In Japanese)吉川 剛史
  • (In Japanese)加藤 寛
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人埼玉大学
Title COMPOSITE MEMBER HAVING SELF-DIAGNOSTIC FUNCTION AND ITS PRODUCTION PROCESS commons
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a composite member capable of carrying out self-diagnosis in simple and inexpensive constitution without affecting mechanical characteristics of the member, and its production process.
SOLUTION: This composite member is so constituted that piezoelectric particles 20 with oriented polarization direction are included in a synthetic resin of a composite member comprising the synthetic resin 11 and an electroconductive fiber layer 10, where the electroconductive fiber layer 10 becomes an electrode and accumulates electric charges proportional to a potential of spontaneous polarization of the piezoelectric particles 20 to compose a capacitance type sensor. This composite member outputs a current corresponding to variation of capacitance from the electroconductive fiber layer when vibration is applied, and a strain or damage occurring in the composite member can be diagnosed from the outputted signal. Because only fine piezoelectric particles 20 are mixed therein as foreign substances, there is no fear of damaging the mechanical strength of the composite member.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)


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

Field of industrial application (In Japanese)


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。

Scope of claims (In Japanese)
【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。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2004323166thum.jpg
State of application right Registered
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