比剛性とは

正解：C. CFRPは比剛性に優れるが、電気を通すのでアルミニウム合金と接するとガルバニック腐食を起こしやすい

炭素繊維は密度が約1.8 g/cm³ とガラス繊維(約2.5 g/cm³)より小さく、ヤング率は約230 GPa 以上とガラス繊維(約70 GPa)の3倍以上あるので、CFRP は比剛性と比強度に優れ、航空機やスポーツ用品に使われます。ただし高価で、炭素繊維は電気を通し電極電位が貴なため、アルミニウム合金と接触させるとアルミニウムがガルバニック腐食を起こしやすく、間にガラス繊維の層を挟むなどの対策をとります。電気を通すのは CFRP で、GFRP ではありません。電波を通しやすく絶縁性が高いのは GFRP の特徴で、レドームや電気絶縁部品、安価な船体や浴槽などに使われます。

正解：B. 約3.3

比弾性率は、CFRP が 140/1.6 = 87.5、鋼が 210/7.9 ≈ 26.6(単位はどちらも GPa/(g/cm³))なので、比は 87.5/26.6 ≈ 3.3 です。ヤング率そのものは CFRP のほうが小さいものの、密度が約5分の1なので、同じ重さで比べると約3.3倍の剛性になります。約0.67 はヤング率だけを比べた値(140/210)、約4.9 は密度の比(7.9/1.6)だけを見た値です。ただし、この値は繊維方向だけのもので、繊維に垂直な方向では比弾性率は鋼よりはるかに小さくなります。実際の構造では積層によって方向を補うので、比剛性の利点はこの値より小さくなります。