従来の産業用CTインシチュ荷重装置は、高温／低温条件下で温度制御の不安定性、制御応答の遅れ、熱勾配アーチファクトなどの問題があり、それにより複合材料の熱・力学的挙動の観察が歪むことがありました。既存のインシチュ引張試験プラットフォームを基に、産業用CTシステムに適用可能な双方向温度制御インシチュ荷重装置を設計しました。本装置は、治具構造の最適化、上下に対称配置された双方向温度制御モジュールの設計、高適合性のインシチュ引張制御システムの構築により、-20〜150 ℃の温度制御環境下で産業用CTシステムによる複合材料試料の微細構造の動的進展過程を非破壊で評価することを可能にします。本装置を用い、異なる温度条件下で炭素繊維強化複合材料（Carbon Fiber Reinforced Polymer、CFRP）板状試料のインシチュ引張実験を行い、産業用CT三次元再構成技術と組み合わせてCFRPの内部微細損傷進展過程を捉えました。実験結果は、-20〜150 ℃の温度条件下で引張変位の増加に伴い、産業用CTスキャンが試料の微細損傷から巨視的破壊までの全過程をリアルタイムに明瞭に記録可能であることを示しました。高温条件下ではCFRPマトリックスが軟化し、界面剥離および熱膨張不適合が顕著であり、力学特性が低下します。低温では樹脂の脆化、微細亀裂の発生および界面応力集中などの問題が誘発され、性能劣化をもたらします。本装置は-20〜150 ℃の範囲内で優れた温度制御性と荷重安定性を有します。本装置の成功開発は、極端温度環境下における複合材料の内部損傷メカニズムおよび構造進展規則の解明に重要な技術手段を提供し、航空宇宙、輸送など分野での工学的応用の実験基盤を築きます。

産業用CT;インシチュ引張荷重装置;双方向温度制御;炭素繊維強化ポリマー;内部損傷進展