| 研究概要 |
レーザ光もしくは可視光を母材が通し,表面下に存在する繊維が観察可能であるならば,共焦点レーザ走査形顕微鏡や光学顕微鏡を用いて内部構造を知ることがより現実的な方法といえる.ところが,表面に近い繊維については問題ないのだが,表面から離れるにつれて,繊維にそれより手前にある繊維が重なる確率が高くなる.このことが共焦点レーザ走査形顕微鏡,光学顕微鏡を用いた短繊維強化複合材内部構造解析に大きな壁として立ちはだかる.
当該研究においては,この問題を解決するための基礎的な研究を行った.具体的には,繊維の重なり部分の幅の分布を多項式で表現することに挑戦した.まず手始めに,繊維が表面に平行な面内でランダムに配向された短繊維強化複合材,いわゆる2次元短繊維強化複合材を表面から観察したときの繊維の重なり部分の幅を解析的な手法により誘導した.ここで得られた主な知見は以下のとおりである.
(1)繊維が単独で重なることを近似した四角形が単独に存在する場合の個数分布は四角形の個数,存在範囲および四角形の幅の関数となることがわかった.
(2)重なり部分を近似した長方形の幅が四角形の幅の整数倍nを超えるたびに,長方形の個数分布は四角形の幅のn-2次式が加わる形で表されることがわかった.
以上のように,短繊維強化複合材の表面下に観察される繊維の様相について理論的に解析した.当該研究で得られた理論を現実の複合材料に適用することも試みた.試みの過程で得られた繊維像の写真を成果報告書参考資料1および参考資料2のFig.1に示してある.写真のように表面下の繊維像をある程度は捕らえられたが,3次元的な繊維配置取得までは至らなかった.今後,早急に繊維配置取得までは至らなかった原因を究明して,当該研究で得られた成果を現実の複合材料に適用することを行いたいと考えている.
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