複合材料

複合材料の要点

複合材料は、性質の違う材料を組み合わせて、単独では得られない性質を引き出した材料です。繊維強化プラスチックでは、強くて剛い繊維が荷重の大部分を受け持ち、樹脂の母材が繊維に荷重を伝えます。繊維に平行な方向のヤング率は等ひずみの複合則、垂直な方向は等応力の複合則で見積もられ、一方向材は方向によって剛性が大きく違います。そのため、向きの違う層を重ねた積層板にして使います。

繊維と母材をつなぐ界面は、性能を大きく左右します。短繊維では、界面のせん断で応力が伝わる長さとして臨界繊維長があり、ガラス繊維ではカップリング剤で接着を強めます。一方、セラミックス基複合材料では界面をあえて弱くし、繊維の引き抜きで靭性を高めます。金属基複合材料は、剛性や耐摩耗性を高め、熱膨張を小さくする目的で使われます。