Toray、新難燃CFRPプリプレグで航空宇宙性能の新基準樹立

Toray Industries Inc.（日本・東京）は、先進航空宇宙用途向けカーボンファイバー強化プラスチック（CFRP）プリプレグを開発しました。同社は、機械学習、理論密度、シミュレーション、データベースを組み合わせたマテリアルズ・インフォマティクス技術を活用し、この材料の最適な高難燃性と機械的性能を迅速に達成したとしています。航空機、自動車、一般産業用途へのCFRP応用と需要拡大に向け、実証試験を推進する方針です。

CFRPの機能的課題を材料情報学で解決

Torayによれば、CFRPは金属より機械的に優れているものの、難燃性と導電性など機能的欠点があり、これらの改善が望まれています。しかし、異なる難燃性と機械的特性の設計・最適化には大量の実験データが必要で、開発リードタイム短縮も困難でした。

デジタルトランスフォーメーション施策の一環として、データとデジタル技術を活用し競争力強化を図る中、TorayはCFRPエンジニアリングにマテリアルズ・インフォマティクスを導入。逆問題解析を活用し、要求特性に基づき材料設計を洗練させることで、迅速な材料開発技術を確立しました。

東北大学との共同研究で導入した自己組織化マップをこの解析ツールとして用い、実験を通じて所望特性達成に適した材料組み合わせを特定。これにより、繊維強化用マトリックス樹脂の開発に成功し、CFRPプリプレグを完成させました。

現行航空宇宙材料同等の機械特性、放熱率35%低減

このプリプレグは、現行航空宇宙材料と同等の圧縮強度、耐熱性、その他機械的特性を提供しつつ、放熱率（火災から発生する熱の割合）を現行材料比35%低減させます。さらに、Torayは逆問題解析を熱伝導率、導電率等へ適用し、航空機、自動車、一般産業用部品の多様化するニーズに対応する高機能プリプレグ開発を計画しています。

この開発の一部進捗は、内閣府総合科学技術・イノベーション会議（CSTI）が主導し、科学技術振興機構が管轄する横断的戦略的イノベーション推進プログラム（SIP）の「構造材料革命的設計システムのための材料統合」で行われました。

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