Screening of carbon fiber reinforced composites for reduced fiber usage in type IV hydrogen pressure vessels

Unofficial AI-generated summary based on the public title and abstract. Not an official translation.

🔬研究者:This paper provides a systematic method for screening composite materials, highlighting trade-offs between performance and processability.

🏢実務担当者:The evaluation framework offers a clear basis for selecting cost-effective composite systems for hydrogen pressure vessels.

本研究では、Type IV水素圧力容器に使用するための7つの代替炭素繊維強化ポリマー（CFRP）システムの構造化されたスクリーニングを提示する。目的は、機械的完全性と産業的実現可能性を維持しながら、炭素繊維使用量を削減することであった。調査対象の構成には、マトリックス改質エポキシ、化学官能化繊維、および高強度繊維バリアントが含まれた。すべての積層板はウェットフィラメントワインディングを用いて製造され、標準化された機械的および熱的試験を通じて評価された。 材料性能を超えた産業的関連性を捉えるため、加工性、コスト、スケーラビリティ、持続可能性、および規制適合性を組み込んだ基準ベースの評価フレームワークが適用された。結果は、ほとんどのバリアントが参照システムと同等の構造性能を達成したことを示している。ナノフィラーとシランの複合マトリックスは最高の強度値を示したが、プロセス安定性の低下を示し、一方、シラン改質マトリックスは、好ましい実用スコアを伴うよりバランスの取れた性能プロファイルを提供した。5つの評価軸にわたるレーダーベースの比較は、機械的性能と実装実現可能性の間のトレードオフを浮き彫りにしている。 本研究は、多面的なスクリーニングアプローチが、開発初期段階で viable な複合材料システムを特定するために不可欠であることを実証している。提案された評価フレームワークは、その方法論的構造と決定論理において移転可能である一方、絶対的な数値スコアはアプリケーションおよびデータセットに依存する。

AI 翻訳（deepseek-v4-flash）。 正確を期す場合は下の原文を参照してください。

This work presents a structured screening of seven alternative carbon fiber reinforced polymer (CFRP) systems for use in Type IV hydrogen pressure vessels. The objective was to reduce carbon fiber usage while maintaining mechanical integrity and industrial viability. The investigated configurations included matrix-modified epoxies, chemically functionalized fibers, and a high-strength fiber variant. All laminates were manufactured using wet filament winding and assessed through standardized mechanical and thermal testing. To capture industrial relevance beyond material performance, a criteria-based evaluation framework was applied, incorporating processability, cost, scalability, sustainability, and regulatory compatibility. The results show that most variants achieved structural performance comparable to the reference system. A combined nanofiller–silane matrix delivered the highest strength values but exhibited reduced process stability, while a silane-modified matrix provided a more balanced performance profile with favorable practical scores. A radar-based comparison across five evaluation axes highlights trade-offs between mechanical performance and implementation feasibility. The study demonstrates that multi-dimensional screening approaches are essential for identifying viable composite systems at an early development stage. The proposed evaluation framework is transferable in its methodological structure and decision logic, while absolute numerical scores remain application- and dataset-dependent.

• semanticscholar https://doi.org/10.1177/07316844261419576first seen 2026-05-05 23:47:35 · last seen 2026-08-12 05:21:44