[发明专利]纤维增强复合材料及其制造方法

说明书

本发明开发并提供除高强度、高弹性模量以外还具有“拉伸”的性质的纤维增强复合材料。另外，由此解决了以往纤维增强复合材料中的脆性、剥离的问题点。提供包含蓑蛾虫丝作为增强纤维的纤维增强复合材料。

技术领域

本发明涉及含有蓑蛾虫丝作为增强纤维的纤维增强复合材料、及其制造方法。

背景技术

将增强纤维与母材复合而成的纤维增强复合材料是如碳纤维增强塑料(CFRP：Carbon Fiber-Reinforced Plastics)、玻璃纤维增强塑料(GFRP：Glass Fiber-Reinforced Plastics)所代表那样的轻量且具有高强度和弹性模量的材料。这样高的强度和弹性模量很大程度是基于碳纤维、玻璃纤维、聚芳酰胺纤维等增强纤维的力学性质。例如已知对于强度除以原材料的质量而得的比强度，碳纤维具有铁的约10倍的力学特性(非专利文献1)。由于这样的力学性质，纤维增强复合材料作为替代金属的材料在遍及体育休闲用品、汽车、住宅、建筑物、飞机各种各样的领域中被利用。

但是，纤维增强复合材料中使用的以往的增强纤维都具有被称为“无拉伸”的共同性质。增强纤维的该性质成为纤维增强复合材料的“脆性”、增强纤维与母材的界面中的“剥离”的主要原因。特别是母材越具有柔软的性质，在纤维增强复合材料内与增强纤维的剥离就越是深刻的问题。

于是，通过在纤维增强复合材料中使用高强度和高弹性模量、并且具有拉伸的性质的纤维作为新一代增强纤维，来尝试解决该问题。例如韧性非常高、且具有拉伸的性质的蜘蛛来源的丝(本说明书中经常表述为“蜘蛛丝”)现在作为增强纤维受到瞩目(非专利文献2)。

但是，将蜘蛛丝实际作为增强纤维使用的情况下，实施上应该解决的方面也很多。例如蜘蛛由于大量饲养、从蜘蛛采集大量的丝困难，因而蜘蛛丝不能量产，存在生产成本高的问题。现在正在尝试通过利用基因重组技术在大肠菌或蚕中生产蜘蛛丝来解决该问题(专利文献1和非专利文献3)。然而，由于生产蜘蛛丝所使用的大肠菌或蚕是基因重组体，因此仅能够在具有规定设备的设施内培养或饲养，要大量生产就需要大规模的生产设施，而且存在维持管理的负担大的新问题。另外，在大肠菌内表达的蜘蛛丝蛋白质是液状的，因此需要使其转换成纤维的工序，但现阶段没有发现使天然纤维的力学特性再现的纤维化转换工序。另外，也存在工序数变多、生产成本增高的问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：WO2012/165477

非专利文献

非专利文献1：平松徹,よくわかる炭素繊維コンポジット入門，日刊工業新聞社2015,第一章.

非专利文献2：Mathijsen D.,2016,Reinforced Plastics,60:38-44.

非专利文献3：Kuwana Y,et al.,2014,PLoS One,DOI:10.1371/journal.pone.0105325

发明内容

发明要解决的课题

本发明的课题是开发并提供具有高强度、高弹性模量、并且具有以往纤维增强复合材料中的“拉伸”的性质的纤维增强复合材料。由此目的在于解决以往纤维增强复合材料中的脆性、剥离的问题点。

用于解决课题的手段

为了解决上述课题，本发明者们着眼于蓑蛾虫(Basket worm,alias bag worm)吐丝出的丝(本说明书中经常表述为“蓑蛾虫丝”)。已知蓑蛾虫是属于鳞翅目(Lepidoptera)蓑蛾科(Psychidae)的蛾的幼虫的总称，通常潜伏在将叶片、枝片用丝捆束而成的纺锤形或圆筒形的巢(Bag nest)中，摄食时也连巢等移动，全幼虫期与巢共同生活。