航空機をはじめとする輸送機器では、燃費向上や二酸化炭素排出量削減に向けた機体構造のさらなる軽量化が求められています。特に次世代航空機では、ボルト等による機械的締結を減らし、CFRP（炭素繊維強化プラスチック）を接着剤で接合する「接着構造」への期待が高まっています。航空機用接着剤には耐熱性や力学特性に優れるエポキシ樹脂が広く用いられますが、割れやすい性質を持つため、じん性（割れにくさ）向上を目的としてゴム粒子などの改質剤が添加されます。しかし、改質剤の添加量による特性変化を事前予測することは難しく、従来は試行錯誤的な実験を繰り返す必要がありました。

　本研究では、東北大学グリーン未来創造機構グリーンクロステック研究センターの干川大和助教らの研究グループが、改質剤周辺の微視的損傷モデルと接着構造全体の破壊モデルを連成させた「マルチスケール解析モデル」を構築しました。強度だけでなく「じん性」にも着目し、改質剤添加による接着強度向上メカニズムを実験・数値解析の両面から解明した本成果により、今後、接着剤開発における大幅な試行錯誤の削減と、高信頼性な接着構造設計への貢献が期待されます。

　本研究成果は、2026年6月20日、学術誌 International Journal of Solids and Structures（IJSS）に掲載されました。

図1. 本研究で実施した接着強度試験。破壊後の接着面にはCSR粒子の痕がみられる。

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【論文情報】
タイトル：Multiscale Modeling of Toughening in Thermosetting Resins Based on a Microscopic Damage Model: Application to Bonded CFRP Structures
著者：Yamato Hoshikawa*, Sera Koo, Yoshiaki Kawagoe, Shoko Mishima, Kazuki Ryuzono and Tomonaga Okabe
*責任著者：東北大学グリーン未来創造機構
グリーンクロステック研究センター 助教 干川 大和
掲載誌：International Journal of Solids and Structures
DOI：10.1016/j.ijsolstr.2026.114159