熱物性

ピッチ系炭素繊維強化プラスチック（Carbon Fiber Reinforced Plastic, CFRP）の面内方向の熱拡散率とその異方性を非接触かつ簡易・迅速に評価するための新しい装置を開発した．本装置は，レーザースポット式周期加熱法を基本原理とし，温度および位相計測にロックイン・サーモグラフィを用いている．サーモグラフィにより周期点熱源と試料温度との位相差を計測，解析することで熱拡散率が求められる．繊維の配向方向の異なる二種類のサンプル（一方向材［0°］と二方向材［0°/90°］）を製作し，面内熱拡散率を測定した．その結果，一方向材と二方向材では異なる熱拡散率分布を有すること，また面内異方性の程度を視覚的に示すことができた．また，両者の面内熱拡散率の角度依存性を定量的に求めた．さらに，別で求めた比熱容量と密度から，熱伝導率を算出し評価を行った．

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筆者らは，非定常から定常時付近における水蒸気の拡散及び熱移動を計測できる実験装置を作製し，吸放湿性を有する素材と吸放湿の無い素材の両試料表裏の温度変化を比較計測した．水蒸気拡散の無い状態（DHL）で1次元熱移動での両試料表裏の温度分布は同等であるが，水蒸気拡散がある状態（WHL）では，定常時付近でも両試料表裏の温度分布には明らかな違いが測定された．吸放湿性を有する素材の僅かな温度上昇あるいは温度差の増加は保温性の向上を示していると考えられる．そこで，本研究では簡単な数値解析モデルを設定し，数値計算によってこれらのメカニズムの解明を試みた．試料内部で吸着平衡になっても，試料表裏では吸着平衡にはならない仮定を導入することによって，数値解析結果も吸放湿性を有する試料は定常時付近においても僅かであるが温度上昇あるいは温度差の増加を示した．

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