複合材料
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複合材料（ふくごうざいりょう、英: Composite material）は、2つ以上の異なる素材を一体的に組み合わせた材料のこと。単に複合材（ふくごうざい）とも。単一素材からなる材料よりも優れた点をもち、各種の複合材料が製造・使用されている。
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[編集] 概要
樹脂と繊維を組み合わせることによって強度を確保する技法は7世紀に既に漆と麻布を組み合わせる乾漆造（かんしつぞう）で用いられていた。 身近な複合材料として、合板と鉄筋コンクリートが挙げられる。前者は強度に異方性のある複数枚の板を張り合わせて強化したいわゆるサンドイッチ構造であり、後者はコンクリートを鉄筋で補強し引張応力に対処したものである。
繊維強化プラスチックは、金属材料（合金）よりも丈夫で軽量なことが多く、重量と燃費が関係する乗り物での利用が多い。とくに軽量化が非常に重視される航空機や宇宙機では多用される。ヘリコプターの回転翼にも使用され、関節の無いヒンジレスローターが実用化されている。また、繊維の方向を工夫することにより、亀裂が拡大しにくい構造にする事が可能で戦闘ヘリコプターは銃弾を受けても数分間は飛行可能である。 ボーイング787では重量の50%近くが複合材料に占められるほどになっている。一方で、これまで幅広く使用されてきたアルミニウム合金（ジュラルミンなど）は複合材料に置き換えられ、使用量は減少傾向にある。ほかに自動車などでの利用もある。
繊維強化プラスチックとは逆に、重量増加のために使われる複合材料というものもある。モデルガン等の遊戯銃に使用されるヘビーウェイト樹脂は、プラスチックに重金属粒子を配合したもので、強度は低下するもののプラスチックでありながら金属のような質感、重量感を持っている。
鉄筋（鉄骨）コンクリートや繊維強化プラスチックのような強化法の場合、コンクリートやプラスチックに相当する素材はマトリックス（母材）と呼ばれる。
一見、金属材料よりも高強度、軽量、錆びないといいこと尽くめのようであるが、耐衝撃性においては金属材料に劣る。ターボファンエンジンのファンブレードには最近では複合材料が使用される例が増えているが、複合材料は金属材料に比べて耐衝撃性に劣るため、前縁部はチタンで覆われている。かつてロールス・ロイス plcがRB211エンジンの開発時に当初、複合材製のファンブレードを採用したが、バードストライク試験をパスすることができず、大幅な改良に手間取っていたために資金繰りが悪化して倒産して国営化された。
[編集] 開発の背景
第二次世界大戦時に金属の供給が制限され、その時に木材やペーパーハニカムにフェノール樹脂を含浸させた材料が代用資材として使用された。その素材を採用されたモスキート戦闘機は金属製の機体に比べて性能は遜色なかった。また、フェノール樹脂のおかげで腐る心配もなく、軽量で高強度を維持することができた。また、副次的効果としてレーダー反射断面積が小さく、敵のレーダーに捕捉されにくいという効果もあった。(後にはこちらの機能が重視されるようになる。)戦後、その優れた特性を活かした用途として徐々に航空機やプレジャーボート、掃海艇、ラケット、つりざお、風力発電のブレード等に使用されるようになる。
[編集] 複合材料の例
- 合板 - 複数の種類の木材
- 繊維強化プラスチック - 繊維 + プラスチック（母材）
- 炭素繊維強化炭素複合材料 (carbon-carbon, C/C) - 炭素繊維 + 炭素（母材）
- 金属基複合材料 (MMC) - 任意（繊維など） + 金属（母材）
- コンクリート - 砂利 + セメント（母材）
- 鉄筋コンクリート - 鋼 + コンクリート（母材） （母材のコンクリートもまた複合材料である）
- 骨 （生体材料はほとんどが複合材料である）
など
[編集] 複合材料として用いられる素材の例
[編集] 関連
[編集] 外部リンク
最終更新 2009年9月11日 (金) 22:03 （日時は個人設定で未設定ならばUTC）。
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