为了实现结构件的轻量化，人们对碳纤维增强树脂基复合材料（Carbon Fiber Reinforced Plastics，CFRP）作为金属零部件替代品的期望值越来越高，尤其是为了提高汽车的燃油经济性，正在加速CFRP车身和零部件的开发。
若要真正大规模地普及CFRP，除了提高CFRP自身的力学、疲劳等特性之外，开展其微观结构的基础研究也很重要，因为CFRP许多宏观特性的优劣很大程度上是由空隙和纤维取向等CFRP内部结构引起的，因此本文中介绍了利用先进的X射线CT（X-ray computed tomograph）技术提供内部结构分析来支持这种基础研究工作的开发。
基于CFRP成型品中的空隙、纤维填充不良、纤维取向状态以及碳纤维长度等内部结构，CFRP的性能也存在显著的不同。X射线CT技术可以无损伤地观察空隙和纤维的状态。另外，通过对取得的三维图像进行计算机分析，可以对空隙的分布和纤维取向进行数值化把握。
图1 使用X射线CT观察到的CFRP内部结构
如上图1在显示CFRP内部空隙存在部位的同时，还可以通过计算得到CFRP体积的空隙率为0.9%。而在图2所示的测试结果中，从表示纤维定向的迂回度来看，可以对偏移X方向的纤维进行定向。
图2 使用X射线CT对CFRP内部纤维定向
从复合材料的成型性和成本的观点考虑，热塑性CFRP可以通过熔融进行连接。但是，在CFRP中，增强纤维作为不同材料而发挥作用，因此选择最佳的方法和条件变得很重要。熔融连接部分的强度大多是由接合界面的状态造成的，需要通过接合界面的各种分析掌握影响这部分结构强度的主要原因。
图3热塑性CFRP熔接部位的X线CT观察图像：左图:高强度产品，右图:低强度产品
通过上图3所示的X射线CT进行的无损伤观察，可以发现，低强度CFRP产品的接合界面发生了剥离现象；此外，部件强度的差异也出现在强度试验后的剥离破坏面上，用扫描型电子显微镜（SEM）观察该剥离断裂面时，几乎没有发现对接合有贡献的树脂。另外，从差示扫描量热计（DSC）得到的约216℃的熔化峰的大小来看，断裂面附近的树脂的结晶性（致密性）稍微变小，可以确认这是导致部件强度降低的主要原因之一（图4）。
图4 CFRP熔接部强度试验后的剥离面分析结果，左:高强度产品的断裂面SEM像，中:低强度产品的断裂面SEM像，右:断裂面附近的树脂DSC测定结果
综上所述，本文通过各种分析手段简要分析了CFRP的内部结构，并对熔融连接部分的强度特性及其主要影响结构进行了综合评价。同时，为了保证CFRP的长期可靠性，还对其性能发生劣化进行了研究。
