| 研究概要 |
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特性に及ぼす水環境,真空環境などの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(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,損傷機構について検討を加えた。まず,セラミックス系繊維である,アルミナ繊維,SiC繊維,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。さらに,AFMを用いて繊維表面のナノメータオーダの損傷について詳細に観察して,水分子によるSCGにより生じた微小損傷を可視化することに成功するとともに,その微小損傷は水環境と応力保持の相乗効果により一層顕著になることを示し,繊維劣化機構について考察を加えた。また,アラミド繊維については,吸水と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。また,疲労特性については,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り,引張強度特性に及ぼす真空環境効果とは全く逆の結果となることを示した。さらに,繊維表面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するとともに,繊維表面損傷に及ぼす真空,吸水環境,さらに動的荷重負荷の影響を明らかにして,アラミド繊維の引張強度と疲労強度特性に及ぼす環境効果について考察を加えた。
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