多機能材料とは複合材料のことです。構造物の開発においては、従来、荷重支持機能とその他の機能要件を別々に扱うアプローチが取られてきました。しかし近年、多機能な生物システムの機能に関する新たな発見に導かれ、荷重支持機能と非荷重支持機能を一体化した耐荷重材料や構造物の開発への関心が高まっています。[ 1 ]
導入
従来の構造材料では、複数の構造機能を同時に向上させることは困難でしたが、複合材料の使用増加は、そのような向上の可能性も一因となっています。複合材料が有する多機能は、機械的機能から電気的機能、熱的機能まで多岐にわたります。最も広く使用されている複合材料は、一般的に導電性の低いポリマーマトリックス材料を含有しています。例えば、カーボンナノチューブで複合材料を補強することで、導電性を向上させることができます。 [ 2 ] [ 3 ]
機能
達成可能な機能は数多くありますが、電力伝送、電気／熱伝導性、センシングとアクチュエーション、エネルギーハーベスティング／ストレージ、自己修復機能、電磁干渉（EMI）シールド、リサイクル性、生分解性などが挙げられます。また、組成や微細構造を局所的に変化させることで局所的な材料特性に一定の変化を持たせた複合材料である傾斜機能材料も参照してください。 [ 4 ] [ 5 ]ただし、傾斜機能材料は特定の機能や用途に合わせて設計することができます。
再構成可能な航空機の翼、流れを制御する形状変化型空力パネル、可変形状エンジン排気管、タービンブレード、異なる風速における風力タービンの構成、微小電気機械システム（マイクロスイッチ）、機械メモリセル、バルブ、マイクロポンプ、太陽電池における柔軟な方向パネルの位置、革新的な建築（屋根や窓用の適応型形状パネル）、柔軟で折り畳み可能な電子デバイスおよび光学系（適応型光学システムにおけるアクティブフォーカス用形状変化ミラー）など、多数のアプリケーションがあります。
参考文献
- ^ギブソン, ロナルド F. (2010). 「多機能複合材料および構造の力学に関する最近の研究レビュー」.複合構造. 92 (12). Elsevier BV: 2793– 2810. doi : 10.1016/j.compstruct.2010.05.003 . ISSN 0263-8223 .
- ^「カーボンナノチューブとその複合材料に基づくセンサーとアクチュエータ6 7」J. Composites Science and Technology 68 (2008) 1227–1249
- ^航空宇宙用途における多機能ナノ複合構造の課題と機会 MRS Bull 2007;32(4):324-34
- ^ Chaudhary, Birendra; Matos, Helio; Das, Sumanta; Owens, Jim (2023-06-01). 「動力伝達機能を備えた多機能カーボン/エポキシ複合材料」 . Materials Today Communications . 35 105665. doi : 10.1016/j.mtcomm.2023.105665 . ISSN 2352-4928 .
- ^ O. Kolednik, 機能傾斜材料, 2008年Archived 2010-08-20 at the Wayback Machine
