放射光を用いた炭素繊維/エポキシ複合材料におけるナノスケールのき裂の発生と進展：3次元画像データ

Nanoscale crack initiation and propagation in carbon fiber/epoxy composites using synchrotron: 3D image data.

• Toshiki Watanabe
• Yasuo Takeichi
• Yasuhiro Niwa
• Masaki Hojo
• Masao Kimura

抄録

炭素繊維強化プラスチック(CFRP)のき裂の発生と進展を、ナノスコピック放射光X線CT(ナノスコピックSR X-CT)を用いて、約50nmの高空間分解能で、開封荷重を加えたときに観察した。本研究では、ナノスコピック放射光X線CTを用いて、炭素繊維間の樹脂の厚さが薄いエポキシ領域と厚いエポキシ領域の典型的な領域を再構成し、分割した2つのデータセットを作成した。本研究は、クラック先端部の樹脂変形挙動を非破壊的に3次元（3D）で可視化した初めての研究であり、将来のCFRP設計に向けた貴重でユニークな知見を提供するものである。

Crack initiation and propagation in carbon fiber-reinforced plastic (CFRP) was observed under the application of an opening load using nanoscopic synchrotron radiation X-ray computed tomography (nanoscopic SR X-CT) at a high spatial resolution of ∼50 nm. Two datasets of reconstructed and segmented images were produced in typical regions, namely in the thin and thick epoxy regions where the resin thickness between the adjacent carbon fibers was small and large, respectively. This novel study presents the first non-destructive three-dimensional (3D) visualization of resin deformation behavior around crack tips, and provides a valuable and unique insight for the future design of CFRPs.

© 2020 The Authors.