米乐m6官方网站（AIST），新结构材料技术研究会成员（会长：岸辉雄）、多材料研究部（会长：吉泽雄一）、高分子复合材料组（研究主任：吉泽雄一）、国立大学法人（京都大学）、港长宏校长]与北条正树教授合作工学研究生院机械科学与工学系的研究人员，我们正在国家研究开发法人新能源产业技术综合开发机构（以下简称“NEDO”）的项目中进行回收利用。碳纤维的机械性能。
该方法可以对由数千到数万根纤维组成的纤维束进行高精度拉伸测试，并提取与纤维强度和表面之间摩擦力相关的参数。该方法可以保证一直难以评估的再生碳纤维的质量，并评估纺织产品开发和生产阶段的强度分布，有望应用于广泛的领域，包括再生碳纤维的推广和纤维制造技术的改进。
此方法的详细信息请参考材料研究杂志杂志。(https://doiorg/101557/s43578-020-00043-y）
开发有助于碳纤维资源循环的性能评估技术
碳纤维复合材料（CFRP）具有高强度、高弹性模量、轻质等特点，应用于从航空航天到汽车再到体育运动等广泛领域，未来需求预计将进一步增加。因此，CFRP制品制造过程中产生的废料量和废弃的CFRP制品量将会增加，因此需要通过回收再利用。
目前主流的回收方法是通过热分解等方式去除CFRP中的基体树脂，仅提取碳纤维。如果回收工艺不当，碳纤维可能会在树脂去除过程中受损，其强度可能会降低。因此，为了再次使用回收碳纤维作为增强纤维，有必要确认它们保持与新纤维相同的强度。因此，需要一种能够轻松评估再生碳纤维拉伸强度性能的方法。
AIST 正在开发一种评估方法，对再生碳纤维进行质量评估，以促进再生碳纤维的使用。碳纤维是脆性材料，具有较宽的拉伸强度分布（威布尔分布)，从确保可靠性的角度来看，强度分布评估非常重要。然而，现有JIS规定的评价方法作为再生材料的简单评价方法存在问题（表1）。因此，考虑到再生碳纤维的性能，我们致力于开发一种基于纤维束拉伸测试的机械性能评估方法。
这项开发得到了 NEDO 委托项目“创新结构材料的研究与开发（2014 财年-2020 财年）”的支持。
理论上已知可以通过纤维束的拉伸试验来评价拉伸强度分布。然而，在进行实际测试时，需要采用能够同时拉伸多根纤维、准确测量纤维应变、消除纤维间摩擦影响的测试方法，而目前还没有一种方法能够解决所有这些问题。
本次开发中，如图1所示，纤维束两端选项卡使用粘合剂，我们能够同时拉动多根纤维。拉伸试验后，所有纤维均断裂，但纤维之间的摩擦使它们缠结并形成膨胀的束。除了优化测量系统外，我们还测量系统的伸长率实现了精确的纤维应变测量。另外，通过使用考虑了纤维束的截面形状的影响的理论式，即使构成纤维束的纤维根数不同，也能够应用相同的修正方法。我们还开发了一种精确评估拉伸强度分布的方法，通过将纤维束的整个应力-应变图与理论公式进行拟合，并通过在理论公式中引入描述纤维之间摩擦的术语，我们实现了一种也考虑了摩擦影响的分析（图2）。
图1(a)纤维束拉伸测试样品的制备程序
(b) 使用开发的测试方法的试件（上）拉伸试验前（下）拉伸试验后
新开发的评估纤维束强度分布的方法比传统的测试方法对制备试件所需的纤维长度的限制更少，因此它不仅可以应用于连续纤维，还可以应用于不连续纤维。由于分析可以考虑纤维之间摩擦的影响，因此还可以理解例如再生碳纤维的表面状况的影响。该方法的适用范围不仅限于再生碳纤维，还可以适用于新型碳纤维。除了碳纤维外，它还有望应用于表现出脆性断裂的纤维。
我们将验证再生碳纤维在各种状态下的适用性，改进方法，并致力于评估方法的标准化。
国立产业技术综合研究所
多元材料研究部高分子复合材料组
研究员 Yoshinobu Sugimoto 电子邮件：ysugimoto*aistgojp（发送前请将*更改为@）