ここでは、炭素繊維/ビニルエステル樹脂、炭素繊維/エポキシ樹脂の3種類の試験片を使用して、炭素繊維/ポリマー界面の機械的特性を評価します。

より強力な複合材料

分子シミュレーションによる炭素繊維/ポリマー樹脂界面の機械的特性の評価

ここでは、炭素繊維/ビニルエステル樹脂、炭素繊維/エポキシ樹脂、炭素繊維/ポリイミド樹脂の3種類の試験片を用いて、炭素繊維/ポリマー界面の機械的特性を評価します。マイクロボンディング試験を実施し、界面デボンディング時の繊維荷重を求めました。有限要素解析を行うことで、真の界面強度が決定されました。試験片の強度値は、ポリイミド > エポキシ > ビニルエステルという順序に従いました。これらの試料については分子モデリングも実施されました。3層に積み重ねたグラフェン層を用いて炭素繊維表面を表し、界面エネルギーを測定しました。3つのシステムの界面エネルギーは、強度値と同じ順序に従いました。分子シミュレーションにより、材料特性の定性的な議論が可能になりました。さらに、界面デボンドシミュレーションを行ったが、界面ではなく樹脂部品が故障したため、樹脂強度は評価したが、界面強度は評価しなかったことがわかった。界面剥離強度の定量的評価には、さらなる研究が必要である。

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