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研究者紹介Fuculty
Purpose
研究の目的
「規則構造」および「不規則構造」の両者をミクロとマクロに「階層的」に配置することで従来は相容れなかった2種類の変形機構を共存させ、自由自在な変形を可能とする階層的メカニカルメタマテリアルを創成する.構造の幾何学的制御のみで発現する特性・機能をコントロール可能であり、従来のセル構造体の軽量化や薄型化、高機能化を実現する。
Overview
研究の概要
材料に幾何構造を付与し、特異な機械的特性を発現させたものを、メカニカルメタマテリアルと呼んでいる。その一種で、内部に多数の空孔(セル)を有するセル構造体は、セルの幾何学的制御のみでその機械的特性を変化可能である。従来のセルの幾何学的制御は、1.「規則的」配置による高強度化、2.「不規則的」配置による変形の安定化の2種類に大別される。「規則」と「不規則」は文字通り二律背反であるため、これらの構造が共存した幾何学的制御は未だ存在していない。そこで本研究では、「規則構造」および「不規則構造」の両者を「階層的」に配置するといった独創的発想で従来の2種類の変形機構を共存させ、自由自在な変形を可能とする階層的メカニカルメタマテリアルの創製を目指す。このアイデアは、近年、急速な進化を遂げた3Dプリンタ技術により実現可能である。本研究成果は、従来のセル構造体の軽量化や薄型化、高機能化へつながると期待できる。
Seeds 01
Point
研究(開発)のアピールポイント
研究の新規制、独自性
一般的に所望の変形・破壊をセル形状デザインのみでコントロール可能であることに学術的独自性を有する。
従来研究(技術)と比べての優位性
階層化の発想は均質化理論と似ているが、均質化理論は“マクロに見たとき均質とみなせる材料”にのみ適応される理論であり、本発想とは明確に異なる。均質化することで失われる特性を残しつつ階層化を融合することでことで、新たな変形メカニズム創生に寄与する。
Vision/Stage
研究(開発)のビジョン・ステージ
適応分野
自動車,航空機,鉄道,建築・土木,電子機器,耐震・耐衝撃材料 など研究のステージ
基礎研究製品化、事業化のイメージ
・様々なモノの薄型化・小型化・高機能化に貢献衝撃吸収・緩衝目的で配置されている材料を構造的・機能的に最適化
・自動車・鉄道・航空機等の衝突安全への応用
・竜巻,地震などの自然防災への展開
予想される衝撃荷重に対する最適な機能設計により高機能化を実現可能
Suggestion/
Message
企業などへのご提案・メッセージ
研究(開発)に関連して、
あるいはそれ以外に関われる業務
・高速変形下の材料物性の取得
・飛翔体の高速衝突・貫入現象に関するデータ取得
・実験によって得られた材料構成則を用いた数値解析
利用可能な設備、装置など
万能試験装置,高速飛翔体射出装置,SHB試験装置,3D構造解析ソフト(Hyper Works等),高速可視化装置
教員からのメッセージ
材料の衝撃変形・破壊現象に関する研究を行っています.高速変形に伴う材料物性の取得など,衝撃工学に関する分野で社会のお役に立ちたいと思っています.お気軽にお声掛けいただければ幸いです.