表題番号：2009B-184 日付：2010/02/19
研究課題精密ＣＦＲＰ構造体のミクロンオーダー寸法安定性の確立
研究者所属（当時） 資格 氏名
（代表者） 理工学術院 助手 荒尾　与史彦
研究成果概要
本研究では，軽量かつ高精度のCFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastics)ミラーを開発することを目的としてる。CFRPを用いた精密設計手法を確立することで，宇宙望遠鏡の性能のブレークスルーをはかることができ，天文物理学の発展に大きく寄与することができる。開発を行うためには，CFRPの長期寸法保証を行う必要がある。そこで，中央面に対称に積層されたCFRP積層板を成形し，その形状保持機能について調査を行った。
　これまで，対称積層板は形状変化を引き起こさないとされていたが，本研究において，高精度に形状を測定した結果，数十～数百ミクロンで，面外変形を生じることが明らかとなった。この変形メカニズムを解明するために，変形原因を仮定し，実験結果と比較した。その結果，積層する際の積層誤差，および各層内での繊維の偏りによって，吸湿や熱変化により，面外変形を生じることが判明した。解析では層の積層誤差のランダム性を考慮して，モンテカルロ法にて変形解析を行った。その結果，層の誤差としては，標準偏差で約0.2°程度存在することが明らかとなった。この積層誤差を踏まえて背面構造等を決定する必要がある。
　以上の研究を踏まえて，CFRPミラーを試作した。CFRPの表面は，磨いても表面の凹凸を除去できないため，CFRPの表面に薄い樹脂層をもうけ，バフ研磨した後，アルミニウムを蒸着させることで，CFRPのミラー面を創製した。試作したミラーをレーザー干渉計で変形を測定した結果，変形量はたかだか，30nmRMSであることを確認した。この値はミラーサイズによって変化する値であるが，10cm×10cm角のミラーではサブミクロンレベルでの精密設計を行うことができた。