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Research

ここでは本研究室で過去に行っていたプロジェクトを紹介しています。
最新の研究内容を詳しく知りたい場合は論文リストを参考にしてください.


DCB試験などを用いた接合部の破壊じん性測定 [担当:関口]

Fracture energy measurement of adhesively bonded joints: Double cantilever beam test, etc.

多くの接着剤は高分子を主としており,粘弾性体として取り扱う必要がある.そのため,接着剤の強度を議論する際にも速度依存に関する評価が重要となる.接着剤の破壊を議論する上で重要なパラメータである限界エネルギー解放率(G_IC)の速度依存性を調査するため,一般的な万能試験機を用いたDCB試験だけではなく落錘型高速DCB試験装置、クリープDCB試験装置を製作するなど幅広い試験速度での実験を行っている.
<DCB試験の動画(1/10スロー再生)>


<落錘型高速DCB試験の動画(1/600スロー再生)>


接着剤の特性による違い Differences depending on the type of adhesive
✔ 「特性の異なる接着剤を用いた接着接合部の準静的および動的負荷下における破壊エネルギー」 関口ら,日本接着学会誌
✔  「ポリウレタン接着剤で接着接合されたDCB試験片のモードI破壊エネルギーに関する実験的検討」 関口ら,The Journal of Adhesion
✔ 「接着DCB試験における弾塑性変形を考慮した接着層の変形の解析」 関口ら,The Journal of Adhesion

試験速度の影響 Effect of test speed
✔ 「動的負荷下での接着接合部モードI破壊エネルギーの実験的検討」 山形ら,Applied Adhesion Science
✔ 「接着厚さが構造用アクリル系接着剤の破壊形態に及ぼす影響に関する様々な負荷速度での実験的調査」 関口ら,International Journal of Adhesion and Adhesives
✔ 「構造用アクリル系接着剤のモードI破壊じん性に及ぼす温度と負荷速度の影響」林ら,Journal of Advanced Joining Processes

特殊な試験片/試験方法 Special specimens/test methods
✔ 「残留応力がある接着接合部の混合モード破壊エネルギー」島本ら,International Journal of Solids and Structures
✔ 「DCB試験における被着体の塑性変形を回避する接着破壊エネルギー測定手法の検討」小松ら,The Journal of Adhesion
✔ 「くさび開口型ダブルカンチレバー試験の破壊エネルギー計測」 池田ら,The Journal of Adhesion

疲労き裂進展 Fatigue crack growth
✔ 「構造用アクリル系接着剤の疲労き裂進展に及ぼす接着厚さの影響」関口ら,Materials
✔ 「アクリル系構造用接着剤で接合された接合部の疲労き裂進展に関する2変数解析」 関口ら,Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures
✔ 「様々な荷重条件下での定振幅荷重制御下における延性構造用アクリル接着剤の疲労き裂成長解析」 関口ら,International Journal of Adhesion and Adhesives

クリープ Creep
✔ 「バネ負荷式DCB試験法を用いたエポキシ系接着剤の温水浸漬下でのクリープき裂進展挙動」 中村ら,Materials


接着接合部の水に関連した研究 [担当:関口,佐藤]

Research on water in adhesive joints

接着剤は一般的に樹脂であるため,接着接合部への水分の侵入は避けられない.また,接着接合部には界面が存在するため,水分が界面に及ぼす影響を評価することは,信頼性を考える上で重要である.そのため,接着接合部の水に関連した様々な研究に取り組んでいる.
近赤外分光を用いた接着層の水分可視化技術 Visualization of water penetration in an adhesive layer using near-infrared spectroscopy
✔ 「近赤外分光法を用いた接着剤層水分布の測定」ハンら,Journal of Applied Polymer Science
✔ 「近赤外分光法を用いた接着剤層内の水分分布からの接着剤の拡散係数の直接測定」ハンら,ACS Applied Materials & Interfaces
✔ 「近赤外分光法を用いたさまざまな接着条件下での接着層への水分浸透の実験的調査」ハンら,International Journal of Adhesion and Adhesives

シミュレーションによる水分拡散の予測 Simulation of water infiltration
✔ 「急速な界面水分浸透が接着層内の水分分布に与える影響」ハンら,Materials Letters

き裂進展に水が及ぼす影響 Effect of water on crack propagation
✔ 「バネ負荷式DCB試験法を用いたエポキシ系接着剤の温水浸漬下でのクリープき裂進展挙動」中村ら,Materials

吸水によるせん断強度低下 Shear strength degradation due to water
✔ 「吸湿後の接着接合部の強度の確率分布を評価するハイスループット技術」Kangら,The Journal of Adhesion

プラスチックの水分透過 Moisture transmission in plastics
✔ 「100℃以上の温度における水蒸気透過率の測定」飯塚ら,The Journal of Adhesion
✔ 「水分拡散係数の短時間測定」飯塚ら,日本接着学会誌


燃料電池のシール技術に関する研究 [担当:佐藤]

Adhesive technologies for fuel cells

NEDOが取り組む水素社会実現へ向けた国プロのうち、燃料電池のシール技術に関する事業に取り組んでいます.
✔ 2022年度「燃料電池等利用の飛躍的拡大に向けた共通課題解決型産学官連携研究開発事業」共通課題解決型基盤技術開発 テーマ名:固体高分子形燃料電池用接着シール技術の研究開発
✔ 2025年度「水素利用拡大に向けた共通基盤強化のための研究開発事業」次世代燃料電池・水電解の要素技術開発 テーマ名:固体高分子形燃料電池用接着シール材料の高性能化および接着シール部設計技術に関する研究開発


SGA接着剤の傾斜塗布 [担当:佐藤,関口]

Functionally graded adhesive joints

接着接合は面接合であるため応力分散し,高強度接合を実現している.しかしながら,端部の応力集中が強度低下の一因になっている(下図参照).応力集中を回避する方法の一つとして有力視されているのが傾斜塗布という手法である.端部に柔らかい接着剤,中央部に高強度の接着剤を用いることによって,応力集中を抑制するとともに高強度の接合が実現できる可能性がある.第2世代アクリル系構造用接着剤(SGA)による物性傾斜装置の開発や,傾斜塗布された接合部の強度評価などを行っている.
<重ね合わせ接手の端部応力集中の様子:デジタル画像相関法(DIC)による計測>


傾斜塗布に関連する論文
✔ 「せん断試験およびせん断低サイクル試験による第2世代アクリル系接着剤を使った傾斜接着重ね合わせ継手強度の実験的検討」 関口ら, International Journal of Adhesion and Adhesives
✔ 「ヤング率の異なる2液アクリル系接着剤による物性傾斜接着継手の塗布手法の開発」中野内ら,The Journal of Adhesion
✔ 「2種類の2液型第二世代アクリル系接着剤を使ったハネムーン接着による物性傾斜機能継手」 川崎ら,The Journal of Adhesion
✔ 「第二世代アクリル系接着剤を用いて製作した接着層塗り分け継手のひずみ及び応力分布の評価」 川崎ら,日本接着学会誌


生物の優れた機能に着目した可逆凝着デバイスの開発 [担当:関口]

Bio-inspired adhesive devices

進化の過程で獲得した生物の機能はときに人間が創りだすものよりも優れている.ヤモリの手足は分子間力による可逆な着脱を実現する優れた機能を備え持ち,可逆接合の新たな可能性を示している.ヤモリの微細毛構造の理解とデバイスへの応用により,新たな接合技術の可能性を検討した.

<ヤモリ模倣デバイスによるマニピュレーション動画>


1st ver. 初号機.


2nd ver. 傾斜梁による確実なマニピュレートの実現


3rd ver. 小型化・一体化による超軽量物体の確実な脱離実現.


ヤモリの着脱メカニズムに関連する論文
✔ 「ヤモリ足裏構造にインスピレーションされた可逆接合に関する研究」関口,日本接着学会誌
✔ 「ヤモリ模倣デバイスの非対称脱離における先端形状の影響の実験的検討」関口ら,Applied Adhesion Science
✔ 「ヤモリにヒントを得た非対称剥離のための先端凝着部を有する傾斜構造の接着メカニズム」関口ら,Journal of Physics D: Applied Physics
✔ 「ヤモリにヒントを得た凝着デバイスの剥離における柔軟性とポアソン比の影響」関口ら,International Journal of Adhesion and Adhesives

接着剤の硬化過程における収縮と残留応力発生メカニズム [担当:関口]

Curing shrinkage behavior of adhesives

接着剤は硬化時の大幅な収縮により接着剤層に大きな残留応力が発生するといわれ、その影響は無視できない。硬化収縮や残留応力を実験的に調べる手法の検討や、接合強度へ及ぼす影響の評価に取り組んでいる.

解体性接着剤 [担当:佐藤]

Dismantlable adhesive

資源リサイクルの観点からはがせる接着剤:いわゆる解体性接着剤の開発が望まれている。熱膨張性マイクロカプセルをエポキシ樹脂に混入した解体性接着剤の開発や電気分解する接着剤の開発に取り組んだ。
解体性接着剤に関連する論文
✔ 「静水圧下または樹脂内で分解可能な接着剤用の熱膨張性マイクロカプセルの膨張特性」浦谷ら,The Journal of Adhesion
✔ 「電気分解可能な接着剤で接着された接合部の残留強度に及ぼす接着面積、印加電圧、および被着材料の影響」塩手ら,The Journal of Adhesion