高強度・高弾性繊維の機械的特性評価と動的環境強度に関する研究

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06452148
• Research Institution: KYOTO UNIVERSITY
• Principal Investigator: 駒井 謙治郎 京都大学, 工学研究科, 教授 (70025948)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 城下 荘平 京都大学, 工学研究科, 助手 (80026252) ; 箕島 弘二 京都大学, 工学研究科, 助教授 (50174107)
• Keywords: 高強度・高弾性繊維 / セラミック繊維 / アラミド繊維 / 破壊 / 単繊維試験 / 環境強度 / 原子間力顕微鏡

Research Abstract

本年度は,高強度・高弾性繊維として,Si-C-Ti-O繊維とアラミド繊維を選び,単繊維の機械的性質に及ぼす水環境・真空環境効果について検討を加えるとともに、原子間力顕微鏡による原子オーダの繊維表面の3次元形状を評価して,損傷と変形機構についてナノメータオーダより検討を加えた。Si-C-Ti-O繊維の引張強度は水環境の影響を強く受け,真空環境,大気中,湿潤環境の順に環境中の水分量が多いほど強度が低下することを明らかにした。一方,アラミド繊維については,吸水あるいは真空環境にさらすことにより引張強度が低下すること,また,真空環境中に放置した後,空中に環境を変動することにより,さらに強度が低下することを明らかにした。さらに,アラミド繊維一方向強化エポキシ樹脂基複合材料の真空中の引張・疲労強度は,繊維強度に応じて,空中放置材の空中強度に比べて低下すること,また,真空に放置したのち空中に環境を変動することによりさらに強度が低下することを明らかにするとともに,複合材料おける強度低下は繊維の引張強度低下よりも大きくなることを示した。さらに,繊維表面を走査型原子間力顕微鏡により詳細に検討することにより,アラミド繊維では,吸水と真空環境に放置することにより,「ふくれ」と「溝」状損傷が生じて,繊維スプリッティングが促進されて強度が低下すること,一方,Si-Ti-C-O繊維では,環境中の水分により繊維表面にSCGによるnmオーダの損傷を生じて,繊維表面のnmオーダのあらさがとくに水分と荷重が重畳する条件下で大きくなることを明らかにした。

Research Products

• [Publications] 駒井謙治郎: "アラミド繊維の破壊に及ぼす真空・水環境効果" 日本機械学会第72期通常総会講演会講演論文集. No. 95-1. 196-197 (1995)
• [Publications] 箕島弘二: "高強度・高弾性単繊維の損傷過程のAFM微視観察と環境効果" 平成7年度材料力学部門講演会講演論文集. Vol. A. 419-420 (1995)
• [Publications] 駒井謙治郎: "セラミックス繊維強化セラミックス(チラノヘックス)の破壊に及ぼす環境効果" 日本機械学会関西支部第71期定時総会講演会. (1996)
• [Publications] 駒井謙治郎: "アラミド繊維およびそのエポキシ樹脂基複合材料の引張破壊特性に及ぼす水・真空環境効果" 日本機械学会関西支部第71期定時総会講演会. (1996)