ジェットエンジン用耐熱材料の開発と信頼性評価

 本研究室ではCMCと呼ばれる新たな材料を航空機用エンジンのタービン部材に適用すべく研究開発を行っています。

 SiC繊維や酸化物繊維を用いたCMCと呼ばれる材料は1200℃を超える高温環境での機械的性質や長期耐久性、マイクロメカニカル試験、トモグラフィー技術による損傷・破壊の三次元観察、有限要素法(FEM)を用いたシミュレーションなどを駆使し、信頼性保証技術の確立を目指しています。

 材料プロセスのシミュレーションやMaterials Informaticsを活用することによって、既存のCMCの耐熱性超える新たな材料開発に取り組んでいます。


欧米ではCMCの社会実装が既に始まっています。(GE Aviationが公開している紹介動画を参照ください。)

井上研究室では、CMCの信頼性保証技術の確立に取り組むと同時に、将来を見据えた新たなCMCやコーティングの開発を行っています。



変形・破壊の光学イメージング手法の提案

 高温で使用される構造部材がどのように劣化し破壊に至るかを理解することは寿命予測の観点から重要です。しかし、高温で(特に1000℃以上)材料や部材の変化を捉えることは困難です。

 本研究室では、1000℃を超える環境で材料試験を行うだけでなく、いつ、どこで、どのように変化しているかを捉える実験系の確立を目指しています。変形やクラックなどの損傷がどのように生じているかを三次元、マルチスケールで観察、計測するための技術の開発を目指しています。



薄層CFRPやCFRPロープの信頼性評価/CFRPの超音波溶着


炭素繊維強化プラスチック(CFRP)は航空•宇宙産業におて重要な役割を果たしてきましたが、その高精度化と同時に自動車、インフラ産業へと用途が拡大されつつあります。また、CFRP部材同士をつなぎ合わせる接合技術の確立も急務となっています。

 本研究室では従来よりも層厚さが薄い薄層プリプレグを用い構造設計自由度の高いCFRPの機械的特性や長期耐久性の評価を行っています(NIMSとの連携)。他にも、電線用の捻り構造を持ったCFRPの力学応答の有限要素シミュレーションや熱可塑CFRPの超音波溶着の技術開発(JAXAとの連携)に取り組んでいます。



極限環境で用いる耐熱材料の開発

宇宙往還機の再突入時や超音速機の耐熱パネル、ノーズコーンといった部材は空力加熱により2000℃を超える温度環境に晒されます。

本研究室では、炭素繊維とUHTC(Ultra High Temperature Ceramic)と呼ばれる材料を組み合わせた複合材料とコーティングを対象に新たな材料を開発しています。突入環境時の加熱環境を再現するための風洞試験なども実施しています。



金属3Dプリンターで造形した金属材料に関する研究

機械工学科の佐々木研究室と連携し、金属3Dプリンターで造形した金属材料の微細構造に及ぼす造形条件の影響や、長期耐久性の評価と変形・破壊メカニズムの解明を行っています。



ハイエントロピー合金の開発

鉄やアルミといった金属は構造部材の要です。本研究室では5種類以上の元素が等mol含まれるハイエントロピー合金(High Entropy Alloy: HEA)のカクテル効果、格子ひずみ効果、拡散抑制に着目し、従来の合金を凌ぐ機械的特性を持つ新たな材料を創製すべく研究を行っています。



自動車用セラミックスブレーキディスクの信頼性評価

準備中


機械学習を利用した強度・寿命予測

積層CFRPの強度を予測することを目標に機械学習を取り入れた評価手法の開発を行っています。


インフォマティクスを活用した材料研究

準備中


井上研究室では産学官連携に積極的に取り組んでいます。

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