近年、我が国の解決すべき課題の１つとして、老朽化したインフラの長期安全性を確立することや、環境保全のための省エネルギー化が挙げられています。そこで、マルチスケール材料評価という切り口から、以下の研究に取り組んでいます。

高秩序金属原子再配列・再結合による疲労損傷治癒

一般に機械・機器部材の破壊事例の原因の約80%は疲労破壊です。き裂の生じた材料を治癒することができれば、構造物の寿命を延ばすことができます。高分子材料やセラミック材料では損傷を治癒する技術は開発されていますが、金属材料の疲労き裂を治癒する技術は未だに確立されていません。当研究グループでは、高密度電子を金属原子に衝突させ金属原子の再配列・再結合による疲労損傷治癒技術を世界に先駆けて開発することに成功しました。本研究では、損傷治癒メカニズムをマルチスケールで明らかにすることによって、損傷治癒効果をさらに向上させることを目指しています。

CFRPの疲労損傷の発生を予測するマルチスケール定量評価

炭素繊維強化プラスチック（CFRP）は軽くて強いという性質も持ち、燃費削減の目的から、航空機や自動車などの一次構造材料として注目されています。CFRP構造物の長期安全性を確立するためには、疲労損傷の「発生」を定量的に予測する必要がありますが、疲労損傷発生メカニズムの詳細は未だ明らかにされていません。当研究グループでは、CFRP積層板表面をナノスケールで3次元的に観察し、疲労における損傷の発生が繊維周りの樹脂の隆起に起因していることを世界で初めて突き止めました。本研究ではマルチスケールでCFRPの損傷発達メカニズムを明らかにし定量的に損傷発生寿命を予測することで、CFRP構造物の疲労設計指針を提案することを目指しています。