高強度・高弾性繊維の損傷過程のナノメータAFM観察と動的環境強度特性に関する研究

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08650107
• Research Institution: KYOTO UNIVERSITY
• Principal Investigator: 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 / 単繊維試験 / 破壊 / 疲労 / 環境強度 / 原子間力顕微鏡 / ナノフラクトグラフィ

Research Abstract

有機繊維であるアラミド繊維,セラミックス繊維であるγ-アルミナ繊維,SiC繊維,Si-C-Ti-O繊維を選び,単繊維の機械的性質と疲労に及ぼす水環境,真空環境,紫外線照射効果について検討を加えるとともに,原子間力顕微鏡(AFM)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検討を加えるとともに,繊維の疲労試験を実施した。今年度はとくにアラミド繊維に注目し,アラミド繊維の疲労特性に及ぼす真空環境効果について検討した。アラミド繊維は,鉄鋼などの金属材料と比較するとS-N曲線の傾きは小さく,耐疲労特性に優れていること,また疲労強度特性は真空環境中のほうが実験室大気中よりも大きくなった。アラミド繊維の引張強度は真空環境中のほうが大気中よりも低下するが,疲労荷重では全く逆の傾向となった。さらに,繊維表面損傷を原子間力顕微鏡を用いて詳細に観察し,アラミド繊維の代表的な損傷である,スプリッティングの初生段階であるnmオーダの表面損傷の可視化に成功した。さらに,真空観光放置,真空環境中疲労損傷における繊維表面損傷の違いを検討して,アラミド繊維の疲労特性に及ぼす真空環境効果について検討を加えた。さらに,アラミド繊維の表面損傷観察にあたってのコンタクトモード,タッピングモード原子間力顕微鏡観察の像形成の違いについて考察を加えた。

Research Products

• [Publications] K.Minoshima: "Influence of Vacuum and Water on Tensile Fracture Behavior of Aramid Fibers" Advanced Technology in Experimental Mechanics. 373-378 (1997)
• [Publications] 箕島 弘二: "アラミド繊維の引張破壊特性に及ぼす真空・水環境効果と繊維損傷のAFM微視観察" 日本機械学会論文集,A編. 63-614. 2142-2148 (1997)
• [Publications] 箕島 弘二: "アラミド単繊維の機械的特性と疲労に及ぼす真空環境効果" 日本機械学会関西支部第73期定時総会講演会講演論文集. No.984-1. 12-19-12-20 (1998)