| 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に及ぼす水環境,真空環境,電子線照射,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。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。さらに,繊維表面をAFMにより詳細に観察して,アラミド繊維では,吸水により「溝」状損傷が,また,高温や真空環境に曝すことにより「ふくれ」状損傷がもたらされ,これらの損傷により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を明らかにした。さらに,高強度・高弾性繊維の動的環境強度を,環境質を制御した条件下において明らかにするため,微小な荷重を制御よく負荷することのできる,環境質制御微小材料疲労試験機を試作し,それを用いて,μmオーダの微小径のアラミド繊維の疲労試験が十分な精度で実施可能であることを示すとともに,アラミド繊維の疲労強度特性は金属材料に比較して優れていることを明らかにした。
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