材料レベルの基本パラメータには、密度、引張強さ、弾性率、破断点伸びが含まれます。通常、炭素繊維の密度は約 1.5~1.8 g/cm3 です-鋼の密度よりもはるかに低い-にもかかわらず、3,000~7,000 MPa の引張強度と、一般に 200~600 GPa の範囲の弾性率を誇ります。これらの数字は、この材料が軽量設計を容易にしながら、優れた引張強度と構造剛性を提供することを示しています。破断点伸びが低い (通常 2% 未満) ため、大きな変形には適さない「硬い材料」として特徴付けられます。
最終製品の構造に関しては、積層構造、厚さ、繊維の積層角度、樹脂含有量などのパラメータに注目が移ります。たとえば、炭素繊維複合材料では、レイアップ角度の変化(たとえば、0 度、45 度、90 度)は、耐荷重特性とねじれ剛性に直接影響します。通常、樹脂含有量は強度と靱性のバランスをとるために特定の範囲内に維持されますが、厚さはラケットや自転車のフレームなどのスポーツ用品において特に重要な全体的な剛性と重量配分の要素に影響します。{8}}
実際の用途における性能には、耐衝撃性、疲労寿命、環境耐久性などのパラメータが含まれます。耐衝撃性は、衝突または強い衝撃による材料の破壊のしやすさを決定します。-疲労寿命は、長時間の繰り返し負荷に伴う性能低下の程度を測定します。環境耐久性には、湿気、腐食、温度変動に対する耐性が含まれます。さまざまな用途にわたる炭素繊維製品の適合性と信頼性を完全に評価するには、これらの技術パラメータの包括的な評価が不可欠です。
