山本(剛) 研究室

About研究室について

ナノの糸が、材料の強さを決める。

山本研究室は、炭素繊維やカーボンナノチューブを使った複合材料の力学を研究しています。
材料がどこからどう壊れるのかを、放射光X線や電子顕微鏡でその場観察し、強度を予測するモデルをつくります。
ナノ・ミクロ・マクロという異なる大きさのスケールをつなぎ、構造と力学特性の関係を明らかにします。
複雑な形をした材料の弾性定数を、削らずに測る手法の開発にも取り組んでいます。

Research研究テーマ

炭素繊維やカーボンナノチューブを強化材に使った複合材料について、ナノ・ミクロ・マクロの各スケールでの構造と力学特性の関係を調べています。放射光X線イメージングや電子顕微鏡内での力学試験で破壊のプロセスを捉え、強度の予測モデルや弾性定数の計測法の開発につなげています。

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CNTの糸が壊れる瞬間を見る↗

多層カーボンナノチューブの撚り糸はナノ・ミクロの大きさで、樹脂の中での壊れ方を見るのは困難でした。樹脂に2本のCNT糸を埋めたモデル試験片を放射光X線ナノイメージングで観察し、引張荷重が増えるときの破壊プロセスを世界で初めて三次元かつその場で捉えています。

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削らずに材料の硬さを測る↗

固体が共鳴して振動する現象を使う超音波共鳴法で、三次元の複雑な形をもち、方向によって性質が変わる材料の弾性定数を測る手法を開発しています。機械加工も表面処理もせずに独立な弾性定数を一度に測れれば、3Dプリント材の品質評価などに役立ちます。

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電子顕微鏡の中で糸を引く↗

CNT紡績糸は、張力がかかると螺旋状のCNTが糸の中心へ向かう圧縮力を生む自己拘束機構をもちます。樹脂の中でもこの機構がはたらくのかを確かめるため、透過電子顕微鏡の中での引張試験で、ひずみが増えるときの撚り角度と直径の変化を調べています。

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炭素繊維複合材料の強さを予測する↗

破断した炭素繊維がとなりの健全な繊維に及ぼす応力集中を考えに入れた数値解析モデルをつくり、一方向の炭素繊維強化プラスチックの引張強度を高い精度で予測することに成功しています。樹脂や炭素繊維の種類が変わっても使える、普遍性の高い予測法であることが示されています。

Voices先輩の声

所属していた学生の回答をもとにまとめています。評価・クチコミは学生個人の経験に基づくもので、研究室の公式見解ではありません。

インタビューに協力いただいた学生に、内容にかかわらず謝礼（1,000円分のギフト）をお渡しすることがあります。