カーボンナノチューブ/エポキシ複合材料の疲労き裂伝ぱ特性

抄録

ナノフィラーは炭素繊維強化複合材料のマトリックス樹脂の強靭化，耐疲労特性改善に期待されている。本研究では，カーボンナノチューブを添加したエポキシ樹脂について，疲労き裂伝ぱ特性を調べた。カーボンナノチューブは機械的混錬により凝集体のない状態まで分散させた。また，カーボンブラックを用いてフィラーの形状が疲労き裂伝ぱ特性に及ぼす影響を調べた。破壊靭性を評価した結果，カーボンナノチューブを添加することにより約40％増加したが，過度の添加は靭性向上効果を低下させた。また，カーボンナノチューブは疲労き裂伝ぱ抵抗を高くする効果がみられ，カーボンブラック添加系よりも効果が高いことがわかった。いずれのナノフィラーも，き裂先端での界面剥離を起因とする塑性変形による破壊エネルギー増大が疲労き裂伝ぱ抵抗を増加させたことがわかった。カーボンナノチューブは長さによる効果により塑性変形サイズが大きく拡がり，疲労き裂伝ぱ抵抗向上により高い効果があることがわかった。