[发明专利]复合材料的制造方法及复合材料

说明书

本发明提供一种复合材料(10)的制造方法及复合材料(10)，能够获得可充分发挥来自碳纳米管特性的高强度的半固化片，所述复合材料的制造方法包括下述工序：在包括单离分散的多个碳纳米管(14a)的碳纳米管单离分散液中浸渍包括多个连续的碳纤维(12a)的碳纤维束(12)，并施加频率超过40kHz且180kHz以下的超声波振动，从而在所述多个碳纤维(12a)的各个表面形成包括多个碳纳米管(14a)的结构体，其中，所述结构体直接附着在所述多个碳纤维(12a)的各个表面，具有所述碳纳米管(14a)相互直接连接的网络结构。

技术领域

本发明涉及一种在用以构成碳纤维束的多个连续的碳纤维表面上附着有碳纳米管(以下，称为CNT)的复合材料的制造方法、以及复合材料。

背景技术

通过在用作基材的树脂中分散强化纤维而形成的纤维强化成形品，由于其在力学特性或尺寸稳定性方面较优良，因此被应用于广泛的领域。作为强化纤维揭示有一种CNT/碳纤维复合材料，该CNT/碳纤维复合材料具有下述结构：在碳纤维的表面形成有多个CNT相互缠绕而成的CNT网状薄膜(例如，专利文献1)。

以数千～数万单位捆绑连续碳纤维而形成的碳纤维束具有低密度、高比强度、高比模量的优良特性。通过在这样的碳纤维束中含浸树脂而得到的半固化片可期待适用于对性能要求更严格的用途(与航空和宇宙有关的用途等)上。

现有技术文献：

专利文献

专利文献1：特开2013-76198号公报

发明内容

发明要解决的课题

根据专利文献1，在含有CNT的分散液中浸渍碳纤维，并通过振动、光照射、热等方式赋予能量，由此在碳纤维表面形成CNT网络结构。根据记载，若在专利文献1的复合材料中含浸基材，则发挥基材特点的同时，能够获得基材与碳纤维之间形成坚固粘结的纤维强化成形品。

在包括多个连续碳纤维的碳纤维束中，若在各碳纤维的表面附着有CNT，则能够获得兼具来自CNT特性的更优异的强化纤维(复合材料)。为了制造出高强度的半固化片，要求上述的复合材料。

由此，本发明的目的在于，提供一种能够充分发挥来自CNT特性的高强度的半固化片的复合材料的制造方法、以及相关的复合材料。

用于解决课题的技术手段

涉及本发明的复合材料的制造方法，其特征在于，包括下述工序：在包括单离分散的多个碳纳米管的碳纳米管单离分散液中浸渍包括多个连续的碳纤维的碳纤维束，并施加频率超过40kHz且180kHz以下的超声波振动，从而在所述多个碳纤维的各个表面形成包括多个碳纳米管的结构体，其中，所述结构体直接附着在所述多个碳纤维的各个表面，具有所述碳纳米管相互直接连接的网络结构。

涉及本发明的复合材料，其特征在于，通过上述方法制造出来的。

发明效果

根据本发明的复合材料的制造方法，将包括多个连续的碳纤维的碳纤维束浸渍在CNT单离分散液中，并施加频率超过40kHz且180kHz以下的超声波振动，从而使CNT附着在碳纤维束中的各个碳纤维表面。由于频率超过40kHz，因此能够减少碳纤维束中的碳纤维在线性方面有可能发生紊乱的忧虑。所得到的复合材料中，实质上并不存在碳纤维之间的相互缠绕。碳纤维束中的各个碳纤维可有助于强度的提高，且能够发挥碳纤维束原有的强度特性。而且，由于频率被规定成180kHz以下，因此能够使CNT良好地附着在各个碳纤维的表面上。由此，可获得也能够充分发挥出来自CNT特性的复合材料。

在本发明的制造方法中，用以浸渍碳纤维束的是CNT单离分散的CNT单离分散液。在CNT单离分散液中，CNT以一个个物理分离而并没有相互缠绕的状态分散在分散介质中。使用这种CNT单离分散液也是CNT良好地附着在各个碳纤维表面上的理由之一。