生物構造を構成する繊維材料組織の配向メカニズムとその力学的評価の研究

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07650093
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Research Institution: Kanazawa University
• Principal Investigator: 新宅 救徳 金沢大学, 工学部, 教授 (90019761)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 喜成 年泰 金沢大学, 工学部, 助教授 (90195321) ; 尾田 十八 金沢大学, 工学部, 教授 (30019749)
• Keywords: 生物繊維材料 / 配向メカニズム / 力学的評価

Research Abstract

植物を複合材料的な観点からみた場合、セルロースを主成分とする軸方向に伸びた繊維と、それを取り囲むリグニンを主成分とする柔組織といった全く性質の異なる素材から構成されている。古くから利用されてきた藤は最も簡単な繊維質材により一方向強化型のものの一つであり、構造体としての特性や信頼性は非常に高く、生体維持及び外的環境条件の両面に対応した最適な構造形態を持ち備えている。本年度は、藤を複合材料的な観点から構成材料を検討することとし、その主成分であるセルロース量の測定、木部と師部別の引張強さの測定、曲強さに対する力学的評価法の考察を行った結果以下の結論を得た。
(1)師部は幹の構造部分の中で最も強く、柔軟でかつ破断に対して強い。
(2)含水率が高いほど引張り、曲げ試験共に破断応力、ヤング率が低い。
(3)セルロース量は木部の方が師部より多いが、繊維の長さ結晶化度においては師部の方が勝っていると考えられる。
(4)含水率の高い状態においては、幹は弱い力でもよく曲がり破壊しない。
(5)藤は他の木材より曲げに対して非常に強い材料である。
(6)藤の師部、科の木の樹皮、葛の繊維配向を観察した結果、科の木が網目状を示し、葛はほとんど平行であるのに対し、藤は平行に近いがわずかに交錯していることが分かった。
今後、引張試験機の把持具および曲げ試験機は植物の形状により適切なものに改良する必要がある。また他の植物の繊維配向を調べそれぞれの特性との関連を検討しなければならない。