サウスダコタ鉱山工科大生、軽量複合材設計で全米橋梁コンテスト準優勝

サウスダコタ鉱山工科大学（米国サウスダコタ州ラピッドシティ）は8月14日、学生チームが材料プロセス工学振興協会（SAMPE、カリフォルニア州ダイヤモンドバー）2018年学生橋梁コンテストで準優勝したと発表。重量わずか12.5オンス（約354g）で2,000ポンド（約907kg）の荷重に耐える橋を設計しました。

独自材料DiFTSの活用

学生たちは、同大の複合材・ナノ複合材先進製造センター（CNAM）および複合材・ポリマー工学（CAPE）研究所の研究チームが発明した独自複合材シート材料を使用して橋を設計。このCNAM固有材料「不連続繊維熱可塑性シート（DiFTS）」を、適切な厚み比で軽量ハニカムコアの上面と下面に接着し、ラミネートサンドイッチ構造の特性をエンジニアリング。コンテストの荷重要件を満たしつつ、全体密度を低く維持しました。DiFTS材料は、短いリサイクルカーボンファイバーを熱可塑性マトリックスに埋め込み、均一な繊維分布、顕著な繊維配向、効果的な繊維長保持、完全な繊維封入により、低コストプロセスで高性能特性を実現します。

「CNAMが超材料を開発したのではなく、要求の厳しい荷重支持要件を明確にエンジニアリング可能で、従来の高コストカーボンファイバー複合材に極めて有利に対抗できる、低コスト・高性能・環境持続可能な複合材を開発したのです」とチームアドバイザー、David Salem教授（Ph.D.、CNAMセンター長兼CAPE研究所長）。

SD Mines橋梁チームには、数学・機械工学専攻シニアのMatthew Phillips、ナノサイエンス・工学プログラム博士課程のSchmid、材料工学・科学プログラム博士課程のKrishnan Veluswamy（2018年SAMPE国際大学リーダーシップ体験賞受賞）が参加。「この橋がMines開発の社内材料で作られたことはエキサイティング」とVeluswamy氏。「この種の材料は、スポーツ用品から自動車、航空機まで産業用途全般にわたる可能性があります。強く、軽く、安価に製造できるからです。」

姉妹センター「CNAMバイオマテリアルセンター（CNAM-Bio）」が最近SD Minesで発足。植物ベース生分解性プラスチック、天然バイオファイバー、生体複合材の研究を進めており、将来的にこの技術と融合し、DiFTSの環境持続可能性をさらに高める可能性があります。

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