自動車用炭素繊維の構造

各炭素繊維は、直径約 5 ～ 8 ミクロンの小さな炭素繊維が数千本集まって構成されています。炭素繊維は原子レベルでは黒鉛に非常に似ており、六角形のパターンに配置された炭素原子の層で構成されています。 2 つの違いは、レイヤー間の接続にあります。黒鉛は結晶構造で層間のつながりが緩いのに対し、炭素繊維は結晶構造ではないため層間のつながりが不規則です。これにより滑りを防止し、材料の強度を高めます。
カーボンファイバーは優れた機械的特性を備えた新素材です。比重は鋼の1/4以下です。炭素繊維樹脂複合材料の引張強度は一般に3500MPa以上で、鋼の7～9倍です。引張弾性率も23000～43000MPaと鋼よりも高くなります。しかし、炭素繊維材料は繊維軸方向にのみ高い強度を示しますが、耐衝撃性に劣り、破損しやすいのです。したがって、構造コンポーネントとして製造される場合、多くの場合、その引張耐性と軽量性を利用して、側面衝撃に耐える部品の製造を避けます。