[发明专利]复合材料、碳纤维增强成型体以及复合材料的制造方法

说明书

本发明提供一种能够进一步提高来源于附着在碳纤维上的CNT的特性的复合材料、碳纤维增强成型体以及复合材料的制造方法。复合材料(10)在构成复合材料(10)的碳纤维束(12)的各碳纤维(11)的表面上形成有由多根碳纳米管(17)构成的结构体(14)。碳纳米管(17)具有弯曲形状。碳纳米管(17)以各种姿态附着在为曲面的碳纤维(11)的表面上，另外，其他的碳纳米管(17)进入形成于碳纳米管(17)与碳纤维(11)的表面之间或附着的碳纳米管(17)彼此之间等的空间(间隙)中，由此，结构体(14)由更多的碳纳米管(17)形成。

技术领域

本发明涉及复合材料、碳纤维增强成型体以及复合材料的制造方法。

背景技术

提出了具有由碳纤维和附着在该碳纤维表面上的多根碳纳米管(以下称为CNT)构成的结构体的复合材料(例如，专利文献1)。复合材料的结构体形成由多根CNT相互连接而成的网络结构的同时附着在碳纤维的表面上。将这样的复合材料作为增强纤维对树脂进行强化而得到的碳纤维增强成型体，通过含有碳纤维，可以得到比树脂单体更高的强度和刚性，同时，由于CNT的作用，导电性、热传导性和机械特性得到提高。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2013-076198号公报

发明内容

发明要解决的课题

碳纤维增强成型体在航空器、汽车、一般产业、运动用品等各种领域中的用途正在扩大。在这样的碳纤维增强成型体中，对机械特性等的要求变得更高。因此，即使是多根CNT附着在碳纤维的表面而得到的复合材料中，也希望能够进一步提高来源于CNT的特性。

本发明的目的在于提供一种能够进一步提高来源于附着在碳纤维上的CNT的特性的复合材料、使用该复合材料的碳纤维增强成型体以及复合材料的制造方法。

用于解决课题的手段

本发明的复合材料，包括：具有多根连续的碳纤维的碳纤维束；以及由多根碳纳米管构成的结构体，所述结构体形成由所述碳纳米管彼此直接接触而成的网络结构，并且附着在所述碳纤维的表面上的所述碳纳米管直接与所述碳纤维的表面附着而使得所述结构体形成于各所述碳纤维上，所述结构体的厚度在50nm以上且200nm以下的范围内。

本发明的复合材料的制造方法，包括：超声波工序，对分散有具有弯曲部的弯曲形状的多根碳纳米管的分散液施加超声波振动；以及附着工序，在施加有超声波振动的所述分散液中浸渍具有多根连续的碳纤维的碳纤维束，使所述多根碳纳米管附着在所述碳纤维上，在所述碳纤维的各自的表面上形成结构体，在所述附着工序中，对所述碳纤维束进行开纤并浸渍，使所述碳纤维在所述分散液中移动，将所述碳纤维移动的离所述分散液的液面的深度设为D，将通过所述超声波工序在所述分散液中产生的超声波振动的驻波的波长设为λ，将n设为1以上的整数时，满足n·λ/2-λ/8≤D≤n·λ/2+λ/8。

本发明的碳纤维增强成型体包括：碳纤维束，具有多根连续的碳纤维；基质树脂，以含浸于所述碳纤维束的状态固化；复合区域，由结构体以及以含浸于该结构体的状态固化的所述基质树脂构成，其中，所述结构体由具有弯曲部的弯曲形状的多根碳纳米管构成，形成由所述碳纳米管彼此直接接触而成的网络结构，并且附着在所述碳纤维的表面上的所述碳纳米管直接与所述碳纤维的表面附着而使得所述结构体形成于各所述碳纤维上，所述复合区域的厚度在50nm以上且200nm以下的范围内；以及交联部，所述碳纤维间的所述复合区域的一部分相互固着，使碳纤维彼此交联。

发明效果

根据本发明，由于附着在碳纤维束的碳纤维上的碳纳米管为具有弯曲部的弯曲形状且具有厚度为50nm以上且200nm以下的范围内的结构体，因此，由基质树脂含浸在结构体中并固化而成的复合区域彼此的结合而引起的交联增多，能够进一步提高来源于碳纳米管的特性。