開繊炭素繊維／エポキシ樹脂積層材料の自己修復と強度回復に及ぼす炭素ナノ材料添加の影響

摘要

繊維強化ポリマー(fiber reinforced polymer，FRP）は，航空宇宙，自動車等幅広い分野への適用拡大が期待されている．しかし，使用中のFRPには微小な損傷が容易に発生·蓄積し，突発的な破壊を引き起こすという問題点があり，FRPの信頼性確保が課題となっている．一方，FRP廃棄物は年々増加する傾向にあり，環境負荷が大きくなっているのが現状である．環境負荷低減のためには，FRPを長期間使用し廃棄物を低減することが最善の方策である．近年，これらの課題を解決するために，FRP自体に自己修復機能を付与しようとする研究が国内外で活発に行われている．本研究は，炭素繊維ストランドを空気で広げて繊維間の隙間を大きくし，ポリマーの含浸性を改善した開繊炭素繊維（spread carbon fiber, SCF）とWhiteらの提案したマイクロカプセル手法を組み合わせて作製した自己修復SCF/EP積層材料を対象に，ショートビーム法による層間せh断試験を行い，見掛けの層間せh断強度と自己修復能力に及ぼす炭素ナノ材料添加の影響を検討したもので，開繊炭素繊維を用いることで，繊維間の隙間にマイクロカプセルが凝集なく均一配置する内部微視構造を形成し，優れた初期特性と高い自己修復能力の両立を実現することを目的とする．