「複合材料」の版間の差分

'''複合材料'''（ふくごうざいりょう、{{lang-en-short|Composite material}}）は、2つ以上の異なる材料を一体的に組み合わせた[[材料]]のこと。強化のための強化材料とそれを支持するための母材（マトリクス）から構成されたものを指す<ref>{{Sfn|三木光範､|福田武人､|元木信弥､|北條正樹「複合材料」共立出版|1997</ref>}}。材料の複合化という概念としては[[合金]]や[[セラミックス]]などを含む非常に広範な概念であるため、通常は繊維様のものを構造材として配列し形成するものを指し、[[合金]]や[[セラミックス]]とは区別して取り扱うことが多い。

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。藁くずを入れた[[土壁]]なども複合材料の範疇に入る。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。<!--←わりとハッタリ。FRP だけの記述はさすがにマズイだろうと思って応急的に足したものです。fix me-->[[鉄鋼|鉄鋼製品]]･[[鋼|鋼（はがね）]]･[[ステンレス]]など身近な素材も厳密には主材料(純鉄:Fe）にさまざまな元素を添加（ドーピング）した複合材料である。[[セラミックス]]などの[[陶器]]や[[ガラス]]など現在日常的に利用されているあらゆる素材に、材料の複合化技術が利用されている。

[[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。

機首のレドームはA300以前の航空機でも、というかレドームというものが出来た当初からガラス繊維強化プラスチックだったような。 -->[[ボーイング787]]では重量の50[[パーセント|%]]近くが複合材料に占められるほどになっている。これまで幅広く使用されてきた[[アルミニウム合金]]である[[ジュラルミン]]などは、より性能の高い新型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。

樹脂母材による複合材は金属材料よりも高強度、軽量、錆びないなどメリットがある一方で、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・ホールディングス]]が[[ロールス・ロイス RB211|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。

古くは[[エジプト]]、[[藁]]と[[泥]]を混ぜた[[乾し煉瓦]]が最古と言われている。[[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[[デ・ハビランド モスキート|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[[ステルス性#レーダー反射断面積|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。構造上、応力が局所的に集中するような用途には適さず、[[H-IIAロケット]]の[[固体ロケットブースタ]]の装着方法のように応力を分散させるための工夫が必要になる。

<ref>[{{Cite news |url=http://www.kagakukogyonippo.com/headline/2013/12/26-14111.html |title=ＣＦＲＰ業界成形コスト低減へ「脱オートクレーブ」] |newspaper=化学工業日報 |date=2013-12-26 }}</ref>