カーボンファイバーとは?
かーぼんふぁいばー
カーボンファイバーとは、炭素原子が細い繊維状に配列した素材で、鉄よりも軽く、はるかに高い強度を持つことで知られる高機能素材です。
カーボンファイバー(炭素繊維)とは、炭素原子が主成分の細い繊維状素材です。直径はおよそ5〜10マイクロメートルと非常に細く、複数の繊維を束ねてシート状や複合材料として加工して使われます。
製造方法は、主にポリアクリロニトリル(PAN)系の前駆体繊維を高温(1000〜3000℃前後)で焼成し、炭化・黒鉛化することで炭素配列を整えます。この工程で不純物が除去され、軽量でありながら高強度・高剛性の特性が生まれます。
カーボンファイバーの主な特徴は以下のとおりです。
- 比強度(強さ÷重さ)が鉄の約10倍以上
- 密度は鉄の約4分の1程度と非常に軽量
- 熱膨張が小さく、寸法安定性が高い
- 耐腐食性・耐疲労性に優れる
一方、衝撃に対して割れやすい(靭性が低い)点や、製造コストの高さが課題として挙げられます。
用途は航空宇宙産業(機体の軽量化)、自動車産業(ボディパーツ)、スポーツ用品(釣り竿・ゴルフシャフト・自転車フレーム)など多岐にわたります。近年は電気自動車の軽量化や風力発電のブレードにも採用が拡大しており、次世代素材として注目度が高まっています。
使い方・例文
レーシングカーのシャシーや航空機の主翼にカーボンファイバー強化プラスチック(CFRP)が使われており、軽量化と高強度を両立させています。
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