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本研究では種類の異なる13種類の炭素繊維の力学特性評価を目的に行った。炭素繊維の非軸方向弾性率のせん断弾性率 に着目し、真空系ねじり振動実験装置を用いて真空雰囲気中でねじり振動実験を行い、せん断弾性率 を測定することで実験条件とせん断弾性率の関係、装置の特徴を把握し、今まで測定されていなかった炭素繊維の単繊維について内部構造の指標となる内部摩擦を測定し、その結果から炭素繊維の力学特性と内部構造の関係について検討した。
その結果、PAN系、ピッチ系炭素繊維13種類についてせん断弾性率と内部摩擦の測定を行いPAN系高弾性タイプ、高強度タイプ、ピッチ系それぞれのタイプについて引張り強さ、弾性率に対するせん断弾性率、内部摩擦への傾向の違いが確認できた。PAN系高弾性タイプの炭素繊維とピッチ系炭素繊維ではヤング率増加によってせん断弾性率減少の傾向が見られ、加えてピッチ系炭素繊維では引張り強さが上昇するとせん断弾性率が減少する傾向が見られた。また、ピッチ系炭素繊維はPAN系炭素繊維と比較してせん断弾性率が小さいことがわかった。PAN系高強度タイプの炭素繊維では引張り強さの増加によって内部摩擦の増加傾向が見られ、PAN系高弾性タイプの炭素繊維では引張り弾性率増加によって内部摩擦が増加していく傾向が見られた。ピッチ系では引張強さと引張弾性率の増加によって内部摩擦が増加する傾向が得られた。せん断弾性率、内部摩擦への傾向の差はそれぞれの炭素繊維の網平面の配向性といった内部組織の差による影響が大きいと示唆された。
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