TW202236777A - 旋轉部件及其製造方法 - Google Patents

Abstract

提供一種輕量且同時具有更高的拉伸強度的旋轉部件及其製造方法。高速旋轉的旋轉部件為使用複合材料10作為強化纖維的碳纖維強化成形體。在複合材料10中，由複數的奈米碳管17所構成的構造體14形成於構成複合材料10的碳纖維束12的各個碳纖維11的表面上。奈米碳管17具有彎曲形狀。 奈米碳管17以各種姿態附著於彎曲的碳纖維11的表面而形成構造體14。第一上漿劑藉由衍生自奈米碳管17的官能基與碳二亞胺基反應後的碳二亞胺的構造將直接接觸的奈米碳管17彼此交聯。

Description

旋轉部件及其製造方法

本發明係有關於旋轉部件及其製造方法。

作為高速旋轉的旋轉部件，例如已知有外嵌於表面磁鐵型馬達的轉子的部件（例如請參照專利文獻1）。關於表面磁鐵型馬達的轉子，其外周面組裝有複數的永久磁鐵，為了防止這些永久磁鐵因離心力而從轉子上剝落且飛散，轉子嵌壓於旋轉部件的中空的內部。由於從永久磁鐵朝向直徑方向外側的力作用在旋轉部件上，因此在旋轉部件的圓周方向上需要具有高拉伸強度。再者，離心力也作用在旋轉部件本身的質量。因此，作為旋轉部件，也已知有以碳纖維作為強化纖維的碳纖維強化塑膠製的旋轉部件。此外，作為高速旋轉的旋轉部件，還有用於離心分離的離心機的筒狀旋轉筒。 [現有技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1] 日本特開第2003-319581號公報

[發明所欲解決的問題]

由如以上所述的碳纖維強化塑膠所製作出的旋轉部件輕量且拉伸強度也高，但期望有更高的拉伸強度以應對表面磁鐵型馬達和離心機的高速旋轉。

本發明的目的在於提供一種輕量且同時具有更高的拉伸強度的旋轉部件及其製造方法。 [用於解決問題的手段]

本發明的旋轉部件，在沿圓周方向旋轉的旋轉部件中包括在圓周方向上捲繞的碳纖維、包覆前述碳纖維的基體樹脂、及設置於前述碳纖維的表面上的構造體，其中前述構造體由具有彎曲部的彎曲形狀的複數奈米碳管所構成，且形成具有前述奈米碳管彼此直接接觸的接觸部的網格構造。

本發明的旋轉部件的製造方法，包括：構造體形成步驟，其中在將具有彎曲部的彎曲形狀的奈米碳管分散的同時將碳纖維浸漬於施加了超音波振動的分散液中，使複數的前述奈米碳管附著於前述碳纖維，以在前述碳纖維的表面上形成構造體，前述構造體具有前述奈米碳管彼此直接接觸的接觸部的網格構造；以及成形步驟，其中將基體樹脂塗佈於形成了前述構造體的前述碳纖維上，並將塗佈了前述基體樹脂的前述碳纖維捲繞在心軸上，且在使前述基體樹脂硬化之後拉出前述心軸。 [發明功效]

根據本發明，由於基體樹脂包覆表面上形成了由奈米碳管所構成的構造體之碳纖維，因此能夠提供輕量且同時拉伸強度變得更高的旋轉部件。

[用以實施發明的形態]

圖1繪示出根據實施形態之旋轉部件2。此範例的旋轉部件2設置為表面磁鐵型馬達3的防止飛散部件。旋轉部件2為環狀體，在此範例中具有圓筒形狀。旋轉部件2外嵌於轉子4。亦即，旋轉部件2藉由將轉子4壓入其中空內部而被組裝固定，與轉子4一體旋轉。因此，旋轉部件2沿其圓周方向旋轉。複數的永久磁鐵5沿轉子4的圓周方向以預定的間隔隔開並嵌入轉子4的外周表面。旋轉部件2可抵抗離心力並抑制永久磁鐵5，使得當轉子4高速旋轉時永久磁鐵5不會由於作用在其上的離心力而剝落並飛散到轉子4的直徑方向外側。另外，旋轉部件2也可以是寬度窄（軸心方向的長度短）的環狀等。再者，也可以將複數個寬度窄的環狀的旋轉部件組合使用。

如圖2的示意圖所示，旋轉部件2為具有複合材料10、和包覆此複合材料10的碳纖維11（請參照圖3）的基體樹脂M之碳纖維強化成形體（碳纖維強化塑膠）。複合材料10（碳纖維11）沿旋轉部件2的圓周方向亦即旋轉方向（圖中的A方向）捲繞，複數的複合材料10在旋轉部件2的直徑方向上形成一層以上的纖維層。纖維層由沿軸心方向緊密地排列的複合材料10所構成。

複合材料10沿旋轉部件2的圓周方向捲繞。所謂的沿旋轉部件2的圓周方向捲繞意指複合材料10具有沿著旋轉部件2的圓周方向的成分，亦即相對於旋轉部件2的軸心方向以預定的傾斜角度（≠0°）捲繞。因此，如後續所述，纖維層為將複合材料10在心軸的外周表面上以大致上垂直（傾斜角度≒90°）其軸心的方式捲繞之環形捲繞（平行捲繞）、或是將複合材料10以相對於軸心未滿90°的傾斜角度捲繞（螺旋捲繞）而形成的。從旋轉部件2所需要的特性來看，傾斜角度是為了防止在組裝環時等情況下環形層的塌陷，其可以任意地設定。在存在複數纖維層的情況下，可以為每一纖維層決定傾斜角度。

另外，在圖2中，為了便於說明，誇大地描繪出複合材料10，且將每一個複合材料10的剖面都描繪成圓形以利於區別，但實際上並無法如此區分。

[複合材料] 在圖3中，複合材料10包括集束了複數的連續碳纖維11之碳纖維束12。在各碳纖維11的表面上各自形成有構造體14，且在構造體14上附著了第一上漿劑15（請參照圖4）。

在構成碳纖維束12的碳纖維11中，各碳纖維11的纖維軸方向一致，而大致上沒有互相交纏。纖維軸方向為碳纖維11的軸的方向（延伸方向）。在此範例中，碳纖維束12由1萬2千條的碳纖維11所構成。構成碳纖維束12的碳纖維11的數量並沒有特別限定，例如可以設為介於1萬條以上10萬條以下的範圍內。另外，在圖3中，為了便於圖示說明，僅描繪出十幾條的碳纖維11。再者，在此範例中，複合材料10由具有上述構造體14及第一上漿劑15的複數碳纖維11所構成，但複合材料10也可以是具有上述構造體14及第一上漿劑15的一條碳纖維11。另外，在以下的說明中，有時將表面上形成有構造體14的纖維（在此範例中為碳纖維11）與其構造體14合併稱為CNT複合纖維。

可以藉由碳纖維11的混亂程度來評估碳纖維束12中的碳纖維11的交纏程度。例如，利用掃描式電子顯微鏡（SEM：Scanning Electron Microscope）以固定倍率觀察碳纖維束12，並測量出在觀察範圍（碳纖維束12的預定長度的範圍）內的預定數量（例如10條）的碳纖維11的長度。可以基於由此測量結果所得到的預定數量的碳纖維11的長度變化、最大值與最小值之間的差、標準偏差來評估碳纖維11的混亂程度。再者，也可以藉由根據例如JIS L1013：2010的「化學纖維長絲（filament ）紗線試驗方法」的交纏度測量方法來測量交纏度，以判斷碳纖維11大致上沒有交纏。所測量到的交纏度越小，表示在碳纖維束12中的碳纖維11彼此之間的交纏越少。

碳纖維11彼此大致上沒有互相交纏或者較少交纏之碳纖維束12，容易將碳纖維11均勻地展開。如此一來，可易於將CNT 17均勻地附著於為原紗的各碳纖維11上，而且在CNT複合纖維中，基體樹脂M均勻地浸滲碳纖維束12，有助於提升碳纖維11的每一者的強度。

碳纖維11並沒有特別限定，可以使用藉由對源自聚丙烯腈（Polyacrylic nitrile）、人造絲（rayon）、瀝青（pitch）等的石油、煤炭、煤焦油（coal tar）的有機纖維煅燒所得到的PAN類、瀝青類之碳纖維、藉由對源自木材或植物纖維的有機纖維煅燒所得到之碳纖維等，也可以是市售的產品。再者，碳纖維11的直徑及長度也並沒有特別限定。碳纖維11以使用介於大約5μm以上20μm以下的範圍內的直徑為佳，且以使用介於5μm以上10μm以下的範圍內的直徑為較佳。碳纖維11較佳使用長條的碳纖維，其長度以50m以上為佳，以介於100m以上100000m以下的範圍內為較佳，且以介於100m以上10000m以下的範圍內為更佳。另外，在形成預浸料、碳纖維強化成形體時，也可以將碳纖維11切短。

如以上所述，碳纖維11的表面上形成有構造體14。構造體14為複數的奈米碳管（以下稱為CNT）17交纏而形成。構成構造體14的CNT 17在碳纖維11的幾乎整個表面上均勻地分散並交纏，形成複數的CNT 17以互相交纏的狀態連接之網格構造。此處所謂的連接包括物理性連接（單純接觸）和化學性連接。CNT 17彼此之間沒有存在界面活性劑等的分散劑或黏著劑等的介質物，CNT 17彼此為直接地接觸之直接接觸。

構成構造體14的CNT 17的一部分直接附著並固定在碳纖維11的表面上。如此一來，構造體14直接附著於碳纖維11的表面。所謂的CNT 17直接附著於碳纖維11的表面意指CNT 17直接附著於碳纖維11而沒有界面活性劑等的分散劑或黏著劑等介於CNT 17與碳纖維11的表面之間，上述附著（固定）為由於凡得瓦（Van der Waals）力所產生的結合。由於構成構造體14的CNT 17的一部分直接附著於碳纖維11的表面上，兩者之間不存在分散劑或黏著劑，因此構造體14呈現與碳纖維11的表面直接接觸的狀態。

再者，在構成構造體14的CNT 17中，也有一部分不直接接觸碳纖維11的表面，而是與其他的CNT 17纏繞進而固定在碳纖維11上。而且，也有一部分直接附著於碳纖維11的表面且同時與其他的CNT 17纏繞進而固定在碳纖維11上。以下，將上述CNT 17固定於碳纖維11統稱為附著於碳纖維11，以進行說明。另外，CNT 17纏繞或交纏的狀態包括一部分的CNT 17被其他的CNT 17壓住的狀態。

在構成構造體14的CNT 17中，除了如以上所述直接附著於碳纖維11的表面以外，還有一些不與碳纖維11的表面直接接觸但與其他的CNT 17纏繞進而固定在碳纖維11上。 因此，相較於如以往的複合材料的構造體般僅由直接附著於碳纖維的表面的CNT所構成，此範例的構造體14由更多的CNT 17所構成。亦即，附著於碳纖維11上的CNT 17的數量變得比以往的更多。

如以上所述，由於複數的CNT 17在彼此的表面上無介質地互相連接以形成構造體14，因此複合材料10會發揮出源自CNT的導電性、導熱性的性能。再者，由於CNT 17無介質地附著於碳纖維11的表面，因此構成構造體14的CNT 17不易從碳纖維11的表面剝離，包含複合材料10之旋轉部件2可提升包含拉伸強度的機械強度。

在如以上所述的旋轉部件2中，將基體樹脂M浸滲由形成有構造體14的複數碳纖維11（亦即，複數的CNT複合纖維）所構成的碳纖維束12並硬化。由於基體樹脂M浸滲構造體14，因此各碳纖維11的構造體14與碳纖維11的表面一起固定於基體樹脂M。如此一來，各碳纖維11呈現穩固地黏著於基體樹脂M的狀態，亦即碳纖維11與基體樹脂M之間的界面黏著強度高，旋轉部件2的拉伸強度變高。

如後續所述使得CNT 17具有彎曲形狀，相較於使用直線性高的CNT的情況，附著於碳纖維11上的CNT 17的數量多，且在增加構造體14的厚度的同時，形成了將CNT 17如同不織布的纖維般編織的構造體14。在旋轉部件2的各碳纖維11的周圍，形成了基體樹脂M浸滲構造體14並硬化之區域（以下稱為複合區域）18（請參照圖14）。藉由形成這樣的複合區域18，碳纖維11與基體樹脂M之間的界面黏著強度變得更高，旋轉部件2的拉伸強度變得更高。再者，藉由在相鄰的碳纖維11之間的樹脂部分中***CNT 17，碳纖維之間的相互作用變強，碳纖維11中存在的缺陷所導致的強度降低的情況受到其他相鄰的碳纖維11所補足，因此抑制了因缺陷所引起的強度降低。

另外，藉由在碳纖維11的表面上附著CNT 17及形成厚度大的不織布狀的構造體14因而提升的碳纖維強化成形體（旋轉部件2）的特性，除了拉伸強度以外，還包括彈性模量、振動衰減特性（減振性）、反覆彎曲的耐久性等。

在複數的碳纖維11上各自形成的構造體14為互相獨立的構造，其中一碳纖維11的構造體14和另一碳纖維11的構造體14不共有同一CNT 17。亦即，在一碳纖維11上所設置的構造體14中所包含的CNT 17並不被包含於另一碳纖維11上所設置的構造體14內。

如圖4所示，第一上漿劑15以包覆CNT 17彼此互相直接接觸之接觸部的狀態添加到CNT 17上。第一上漿劑15具有存在於CNT 17的表面上的官能基，例如源自羥基(-OH)、羧基(-COOH)等的親水基團、和碳二亞胺化合物的碳二亞胺基團(-N=C=N-)反應所生成的碳二亞胺的構造。亦即，第一上漿劑15藉由源自碳二亞胺的構造使彼此直接接觸的CNT 17交聯。如此一來，CNT 17彼此藉由其互相直接接觸的接觸部和第一上漿劑15固定。

在CNT 17的表面上添加官能基的方法並沒有特別限定，可以藉由在製作出CNT 17之後所進行的各種處理因而得到添加了官能基的結果，或者也可以藉由添加官能基的處理來添加。作為添加官能基的處理，例如，可以使用以濕式法進行的陽極電解氧化法或臭氧氧化法等。如果在將第一上漿劑15添加到構造體14的第一上漿處理時在CNT 17的表面上存在官能基，則將官能基添加到CNT 17的表面的時間點並沒有特別限定。

碳二亞胺化合物為包含2個以上的式（1）所示之構造的化合物，其中n為1以上的整數。R例如為烴。作為烴，可列舉出脂肪族烴、脂環族烴、芳香族烴。

[化1]

・・・（1）

作為碳二亞胺化合物，例如，如日本特開第2007-238753號公報等所記載，可以使用作為水性樹脂用硬化劑等使用的化合物，也可以使用市售的化合物。作為碳二亞胺化合物的市售品，例如，可以列舉出「CARBODILITE V-02」（商品名，由日清紡化學公司所製造）等。含有親水性鏈段的碳二亞胺化合物會溶解在水中，具有作為使CNT 17彼此交聯的水***聯劑的功用。

在接觸部的CNT 17如圖5所示維持彼此直接接觸，且在各CNT 17的表面所靠近的接觸部的周圍，CNT 17藉由第一上漿劑15彼此交聯。

如以上所述，第一上漿劑15作為交聯劑，將構成構造體14的彼此接觸的CNT 17交聯，藉此更加強化CNT 17彼此附著的狀態，構造體14更不易塌陷。

再者，如圖4所示，第一上漿劑15以包覆碳纖維11和與碳纖維11直接接觸的CNT 17的接觸部的狀態附著於碳纖維11和CNT 17。第一上漿劑15相同於CNT 17彼此之間的情況，其碳二亞胺基藉由源自與碳纖維11及CNT 17的表面的官能基反應所生成的碳二亞胺的構造，使碳纖維和CNT 17交聯。如此一來，第一上漿劑15藉由使碳纖維和CNT 17交聯而更加強化了CNT 17附著於碳纖維11的狀態，構造體14不易從碳纖維11剝離。

藉由上述的第一上漿劑15，在製造複合材料10或旋轉部件2時，構造體14從碳纖維11脫落的情況、CNT 17從構造體14脫落的情況受到抑制，藉此能夠防止界面黏著強度的降低甚至是包含旋轉部件2的拉伸強度的特性的降低，能夠得到均勻的較佳特性。

另外，如果維持CNT 17彼此的直接接觸且CNT 17彼此在直接接觸的接觸部的周圍藉由第一上漿劑15交聯，則如以上所述，CNT 17也可以被第一上漿劑15所包覆，或如圖6及圖7所示，CNT 17也可以不被包覆。類似地，如果維持碳纖維11與CNT 17之間的直接接觸且碳纖維11和CNT 17在直接接觸的接觸部的周圍藉由第一上漿劑15交聯，則如圖6所示，第一上漿劑15也可以不包覆CNT 17。

另外，在構造體14中，由於複數條的CNT 17，形成由複數條的CNT 17所圍繞的空隙部（網孔（mesh））19。為了不妨礙基體樹脂M浸滲構造體14內，以使得第一上漿劑15不阻塞上述空隙部19為佳。為了不阻塞空隙部19，附著於構造體14的第一上漿劑15的質量相對於碳纖維11的質量之比例即上漿劑質量比Rm以0.6％以上1.1％以下的範圍內為佳。

根據碳纖維11的直徑大小，碳纖維11的每單位長度的質量增加或減少，附著於構造體14上適合的第一上漿劑15的質量也增加或減少。然而，在一般用於碳纖維強化成形體的碳纖維11的直徑範圍內，相對於碳纖維11的直徑變化，適合的上漿劑質量比例Rm的變化很微小，不論碳纖維11的直徑多少，只要介於上述的上漿劑質量比例Rm的範圍內，則能夠防止空隙部19的阻塞。已確認對於直徑介於4μm以上8μm以下的範圍內的碳纖維11，當上漿劑質量比例Rm為0.6％以上1.1％以下，則空隙部19沒有被阻塞。基體樹脂M浸滲構造體14內並硬化，使得基體樹脂M變得不易從構造體14甚至是從碳纖維11剝離，有利於機械強度的提升。

附著於碳纖維11的CNT 17具有彎曲形狀。此CNT 17的彎曲形狀是由於存在碳的五元環和七元環等而在CNT 17的石墨（graphite）結構中具有彎曲的部分（彎曲部），且為能夠利用SEM觀察而評估CNT 17呈現彎曲或曲折等的形狀。例如，CNT 17的彎曲形狀意味著在後續所述之CNT 17的使用範圍的平均長度上至少一個位置以上具有彎曲部。這種彎曲的CNT 17，即使是在長度較長的情況下，也以各種樣態附著於具有曲面的碳纖維11的表面上。再者，具有彎曲形狀的CNT 17與附著有CNT 17的碳纖維11的表面之間、和所附著的CNT 17彼此之間容易形成空間（間隙），此空間可容納其他的CNT 17。因此，相較於使用直線性高的形狀的CNT的情況，藉由使用彎曲形狀的CNT 17，附著於碳纖維11上的CNT 17的數量（形成構造體14的CNT 17的數量）變多。

CNT 17的長度以介於0.1μm以上10μm以下的範圍內為佳。如果CNT 17的長度為0.1μm以上，則CNT 17能夠彼此交纏以更加確實地形成直接接觸或直接連接的構造體14，且同時能夠更加確實地形成如前述可容納其他的CNT 17的空間。再者，如果CNT 17的長度為10μm以下，則不會出現CNT 17跨越碳纖維11之間並附著的這種情況。亦即，如以上所述，不會出現在一碳纖維11上所設置的構造體14中所包含的CNT 17包含於另一碳纖維11上所設置的構造體14內的這種情況。

CNT 17的長度以介於0.2μm以上5μm以下的範圍內為較佳。如果CNT 17的長度為0.2μm以上，則能夠增加CNT 17的附著數量使得構造體14增厚，而如果為5μm以下，則在將CNT 17附著於碳纖維11時，CNT 17不易聚集，變得容易更均勻地分散。結果，CNT 17更加均勻地附著於碳纖維11上。

另外，作為附著於碳纖維11上的CNT，並不排除混合直線性高的CNT、或混合如以上所述之長度範圍以外的CNT。即使混合，例如，由於直線性高的CNT填入由CNT 17所形成的空間，也能夠增加附著於碳纖維11上的CNT的數量。

CNT 17 的平均直徑以介於0.5nm以上30nm以下的範圍內為佳，且以介於3nm以上10nm以下的範圍內為較佳。如果CNT 17的直徑為30nm以下，則富有柔軟性，容易沿著碳纖維11的表面附著，而且容易與其他的CNT 17交纏並固定於碳纖維11上，進而變得更確實地形成構造體14。再者，如果為10nm以下，則構成構造體14的CNT 17彼此之間的結合變穩固。另外，CNT 17的直徑係使用穿透式電子顯微鏡（TEM，Transmission Electron Microscope）照片所測量出的值。CNT 17不論單層、多層皆可，而以多層為佳。

附著於碳纖維11上的CNT 17的數量能夠以構造體14的厚度（碳纖維11的徑向長度）來評估。例如，可以將碳纖維11的表面上的構造體14的一部分黏著於透明膠帶等並剝離，且將殘留在碳纖維11的表面上的構造體14的剖面以SEM等計算測量而得到構造體14的各部分的厚度。以幾乎均勻地涵蓋沿著碳纖維11的纖維軸方向之預定長度的測量範圍，在測量範圍的10個位置分別測量出構造體14的厚度，並取得平均值作為構造體14的厚度。測量範圍的長度例如可設成上述CNT 17的長度範圍之上限的5倍的長度。

如以上所述得到的構造體14的厚度（平均）介於10nm以上300nm以下的範圍內，以介於15nm以上200nm以下的範圍內為佳，且以介於50nm以上200nm以下的範圍內為較佳。如果構造體14的厚度為200nm以下，則樹脂在碳纖維11之間的浸滲性更好。

再者，CNT質量比Rc為附著於碳纖維11的CNT 17相對於CNT複合纖維的質量比，可以用CNT質量比Rc來評估CNT 17附著於碳纖維11的狀態。在將僅有預定長度的碳纖維11的質量（以下稱為CF質量）設為Wa且將附著於此碳纖維11上的CNT 17的質量（以下稱為CNT質量）設為Wb時，由「Rc=Wb/（Wa+Wb）」算出CNT質量比Rc。

CNT 17以均勻地附著於碳纖維11為佳，且以覆蓋碳纖維11的表面而附著為佳。可以利用SEM觀察，並目視所得到的影像來評估包含CNT 17相對於碳纖維11的均勻性之附著狀態。在此情況下，以沿著纖維軸方向幾乎均勻地涵蓋碳纖維11的預定長度的範圍（例如1cm、10cm、1m的範圍）對複數位置（例如10個位置）進行觀察並評估為佳。

再者，能夠使用上述的CNT質量比Rc來評估CNT 17附著於碳纖維11的均勻性。CNT質量比Rc以0.001以上0.008以下為佳。當CNT質量比Rc為0.001以上，則在旋轉部件2的情況下，能夠確實地得到由於如以上所述之構造體14所產生的提升特性的效果。當CNT質量比Rc為0.008以下，則基體樹脂M的樹脂可確實地浸滲在構造體14中。再者，CNT質量比Rc以0.002以上0.006以下為較佳。當CNT質量比Rc為0.002以上，則構造體14（CNT 17）在幾乎所有的碳纖維11之間都更確實地發揮作用。當CNT質量比Rc為0.006以下，則基體樹脂M的樹脂可確實地浸滲在構造體14中，而且即使是在旋轉部件2中的基體樹脂M的比例低的情況下，構造體14也可以更確實地發揮作用。此外，即使是在樹脂M的比例低的情況下，由於CNT 17以高濃度存在於碳纖維間的樹脂中，因此也能夠藉由其增強效果來提高韌性強度。

在一條碳纖維11的長度1m的範圍內（以下稱為評估範圍）所設定的10個測量部位之各CNT質量比Rc的標準偏差s以0.0005以下為佳，且以0.0002以下為較佳。再者，標準偏差s相對於CNT質量比Rc的平均之比例以40％以下為佳，且以15％以下為較佳。以幾乎均勻地涵蓋評估範圍來設定10個測量部位為佳。標準偏差s為附著於碳纖維11上的CNT 17的數量（附著量）、構造體14的厚度變化的指標，變化越小則值越小。因此，此標準偏差s越小越好。附著的CNT 17的數量、構造體14的厚度變化顯示出來自複合材料10及使用了複合材料10的旋轉部件2的CNT 17之特性的差異。如果標準偏差s為0.0005以下，則能夠更確實地發揮出來自複合材料10及碳纖維強化成形體的CNT 17之特性，且如果為0.0002以下，則能夠充分且確實地發揮出來自CNT 17之特性。另外，可利用式（2）求得標準偏差s。式（2）中的n值為測量部位的數量（在此範例中n＝10），Ri值為測量部位的CNT質量比Rc，且Ra值為CNT質量比Rc的平均。

[數1]

・・・（2）

[CNT質量比的測量] 針對欲求得CNT質量比Rc之測量部位，將碳纖維束12（例如，大約12000條的CNT複合纖維）切成大約1m以作為測量樣本，並如以下所述求得CNT質量比Rc。 （1）將測量樣本放入作為CNT 17的分散介質之液體（以下稱為測量液）中。例如，可使用放入了分散劑之NMP（N-甲基-2-吡咯烷酮，CAS登錄編號：872-50-4）作為測量液。可為了使得CNT 17不再附著於碳纖維11而將分散劑添加到測量液中，但也可以不添加。測量液的量例如相對於10g的測量樣本為100ml。 （2）測量出在放入測量樣本前的測量液的質量、和包含放入後的測量樣本的測量液的質量之間的差異，並將其作為測量樣本的質量（亦即，碳纖維11的CF質量Wa）和附著於此碳纖維11的CNT 17的CNT質量Wb的總和（Wa+Wb）。 （3）加熱包含測量樣本的測量液，將附著於碳纖維11的CNT 17與碳纖維11完全分離，使得CNT 17分散在測量液中。 （4）使用吸光光度計，測量分散有CNT 17的測量液的吸光度（透光率）。 從吸光光度計的測量結果、和預先製作的校準線求得測量液中的CNT 17的濃度（以下稱為CNT濃度）。CNT濃度為在將CNT濃度的值設為C、測量液的質量設為W1、此測量液中所包含的CNT 17的質量設為W2時，以「C＝W2/（W1+W2）」所求得的質量百分比濃度。 （5）由所得到的CNT濃度和在放入測量樣本前的測量液的質量求得測量液中的CNT 17的CNT質量Wb。 （6）由在（2）中所得到的CF質量Wa和CNT質量Wb的總和（Wa+Wb）、和CNT 17的CNT質量（Wb）計算出CNT質量比Rc（＝Wb/（Wa+Wb））。

在上述吸光度的測量中，可以使用分光光度計（例如，島津製作所股份公司所製造的SolidSpec-3700等），且可使用例如500nm等作為測量波長。再者，在測量時，以將測量液保存在石英製的液槽（cell）中為佳。進一步而言，以不含分散劑以外的雜質之分散介質的吸光度作為基準（reference）進行測量，可以利用分散有CNT 17的測量液的吸光度與基準之差異來求得CNT 17的濃度C。另外，在CNT質量比Rc的測量中，使用去除了第1上漿劑15的碳纖維束12。但是，在第一上漿劑15相對於碳纖維11的質量大約為1/100的情況下，是否有附著第一上漿劑15（亦即第一上漿劑15的質量）不會對CNT質量比Rc的較佳範圍造成實質影響，因此在此情況下，附著有第一上漿劑15的CNT複合纖維的質量能夠視為CF質量Wa和CNT質量Wb的總和（Wa+Wb）。

在根據CNT質量比Rc評估均勻性的情況下，設定出10個測量部位，以幾乎均勻地涵蓋要評估的碳纖維束12的評估範圍（例如，長度1m）。 將這10個測量部位設成評估範圍的兩端和兩端之間的8個位置，並依照上述的步驟針對各測量部位分別求得CNT質量比Rc。

[上漿劑質量比的測量] 在上漿劑質量比例Rm的測量中，從使得各碳纖維11的構造體14附著第一上漿劑15而製作出的碳纖維束12切出例如3條CNT複合纖維作為測量樣本，並如以下所述求得上漿劑質量比例Rm。作為測量樣本切出的CNT複合纖維的長度例如為5m。另外，作為測量樣本的CNT複合纖維的數量、長度並不限定於此。

（1）將測量樣本放入CNT 17的測量液中。測量液及分散介質的條件相同於測量上述的CNT質量比Rc的情況。 （2）測量出在放入測量樣本前的測量液的質量、和包含放入後的測量樣本的測量液的質量之間的差異，並將其作為測量樣本的質量（亦即，碳纖維11的CF質量Wa）、附著於碳纖維11的CNT 17的CNT質量Wb及附著於CNT 17的第一上漿劑15的上漿劑質量Wc的總和（Wa+Wb+Wc）。 （3）加熱包含測量樣本的測量液，將附著於碳纖維11的CNT 17與碳纖維11完全分離，使得CNT 17分散在測量液中。 （4）相同於測量CNT質量比Rc的情況，使用吸光光度計，測量分散有CNT 17的測量液的吸光度，根據此吸光度、和預先製作的校準線求得測量液中的CNT 17的CNT濃度。由所得到的CNT濃度和在放入測量樣本前的測量液的質量求得測量液中的CNT質量Wb。 （5）根據所使用的碳纖維11（原紗）的規格值確定CF質量Wa。 （6）求出將測量樣本的質量（Wa+Wb+Wc）減掉（5）中得到的CF質量Wa及（4）中得到的CNT質量Wb所得到的差值，並將其作為對測量樣本所添加的第一上漿劑的上漿劑質量Wc。 （7）根據（5）中得到的CF質量Wa、和（6）中得到的上漿劑質量Wc計算出上漿劑質量比例Rm（＝（Wc/Wa）×100％）。

另外，在上述的上漿劑質量比例Rm的測量中，在根據碳纖維11（原紗）的規格值確定CF質量Wa的情況下，確定未附著上漿劑的碳纖維11（原紗）的質量。此處所述之上漿劑是為了防止碳纖維11（原紗）彼此纏繞等而附著在碳纖維11（原紗）的表面上的，與第一上漿劑不同。但是，為了防止纏繞等的上漿劑的質量一般相對於碳纖維11的CF質量Wa大約為1/100，在這種情況下，是否有附著該上漿劑不會對上漿劑質量比例Rm的較佳範圍造成實質影響。因此，在這種情況下，也可以將附著有上漿劑的碳纖維11的質量視為在求得上漿劑質量比例Rm時的CF質量Wa。

再者，並不限定於根據規格值來確定CF質量Wa。例如，也可以實際測量出分離CNT 17後的碳纖維11的質量並將其作為CF質量Wa。此外，也可以從與作為測量樣本的CNT複合纖維中使用的碳纖維11相同種類之未附著CNT 17的碳纖維所測量出的質量來確定CF質量Wa。

如圖8所示，經過構造體形成步驟ST1、第一上漿處理步驟ST2、成形步驟ST3以製造出旋轉部件2。在構造體形成步驟ST1中，CNT 17附著到碳纖維束12的每條碳纖維11（原紗），形成構造體14。為此，將碳纖維束12浸漬於單分散了CNT 17的CNT單分散液（以下簡稱為分散液）中，對分散液施加機械能。所謂的單分散是CNT 17一一物理性地分離而未交纏地分散在分散介質中的狀態，意味著2個以上的CNT 17成束聚集的聚集體之比例為10％以下的狀態。此處，如果聚集體的比例為10％以上，則促進了分散介質中的CNT 17的聚集，會阻礙CNT 17對碳纖維11的附著。

如圖9所示之一範例，附著裝置21由CNT附著槽22、引導輥23～26、超音波產生器27、使得碳纖維束12以固定的速度行進之行進機構（圖中省略未繪示）等所構成。分散液28容納於CNT附著槽22內。超音波產生器27從CNT附著槽22的下側對CNT附著槽22內的分散液28施加超音波。

尚未形成構造體14的長條狀（例如大約100m）的碳纖維束12被連續地供給至附著裝置21。所供給的碳纖維束12依照順序地捲繞在引導輥23〜26上，並藉由行進機構以固定的速度行進。在各碳纖維11上沒有附著上漿劑之碳纖維束12被供給至附著裝置21。另外，此處所述之上漿劑是為了防止上述的碳纖維11的纏繞等。

碳纖維束12在展開狀態下各自捲繞在引導輥23～26上。捲繞在引導輥23～26上的碳纖維束12由於適當的張力的作用而可減少與碳纖維11交纏的疑慮。碳纖維束12捲繞於引導輥24～26的捲繞角度以角度較小（90°以下）為佳。

引導輥23～26皆為平輥。如圖10所示，引導輥23的輥長度（軸向長度）L1充分大於展開的碳纖維束12的寬度WL。對於引導輥24～26，相同於引導輥23，其輥長度充分大於展開的碳纖維束12的寬度WL。例如，引導輥23～26均具有相同的尺寸，輥長度L1為100mm，且輥直徑（外徑）為50mm。在展開的碳纖維束12中，複數條的碳纖維11在厚度方向（引導輥的直徑方向）上排列。

引導輥23～26之中的引導輥24、25配置於CNT附著槽22內。如此一來，在引導輥24、25之間，碳纖維束12以固定的深度在分散液28中線性地行進。碳纖維束12的行進速度以介於0.5m/分以上100m/分以下的範圍內為佳。碳纖維束12的行進速度越高，則生產率越高，而行進速度越低，則對於CNT 17均勻的附著越有效，且對於抑制碳纖維11彼此的交纏也越有效。再者，碳纖維11彼此的交纏越少，則CNT 17附著於碳纖維11的均勻性越高。如果碳纖維束12的行進速度為100m/分以下，則能夠更有效地抑制碳纖維11彼此的交纏，且同時能夠更加提高CNT 17附著的均勻性。再者，碳纖維束12的行進速度以介於5m/分以上50m/分以下的範圍內為較佳。

超音波產生器27對分散液28施加作為機械能的超音波振動。如此一來，在分散液28中產生CNT 17分散之分散狀態與CNT 17聚集之聚集狀態交替變化的可逆反應狀態。使得碳纖維束12通過為上述可逆反應狀態的分散液28中，當從分散狀態轉變成聚集狀態時，CNT 17藉由凡得瓦力附著於各碳纖維11上。相對於CNT 17，碳纖維11的質量大到10萬倍以上，且用於將附著的CNT 17脫離的能量變得比因超音波振動所產生的能量大。因此，在分散液28中，CNT 17一旦附著於碳纖維11上，即使藉由附著後的超音波振動也不會從碳纖維11上剝離。另外，由於CNT 17彼此的質量都非常小，因此會因超音波振動而在分散狀態與聚集狀態之間交替變化。

藉由重複進行從分散狀態到聚集狀態的轉變，大量的CNT 17各自附著於各碳纖維11上以形成構造體14。如以上所述，藉由使用具有彎曲形狀的CNT作為CNT 17，其他的CNT 17進入CNT 17與附著有CNT 17的碳纖維11的表面之間或所附著的CNT 17彼此之間等形成的空間中，因此更多的CNT 17附著於碳纖維11上，以形成構造體14。

施加在分散液28的超音波振動的頻率以40kHz以上950kHz以下為佳。如果頻率為40kHz以上，則可抑制碳纖維束12中的碳纖維11彼此交纏。再者，如果頻率為950kHz以下，則CNT 17良好地附著於碳纖維11。為了進一步減少碳纖維11的交纏，超音波振動的頻率以100kHz以上為佳。

再者，發明人發現附著於碳纖維11的CNT 17的數量，藉由使得CNT 17從分散狀態轉變為聚集狀態的次數為10萬次以上，良好地抑制了碳纖維11彼此之間的交纏，而且能夠確保構造體14的厚度的均勻性。另外，附著數量的最大值根據分散液28的CNT濃度而變化，隨著分散液28的CNT濃度的增加而增加。只不過，如果分散液28的CNT濃度變得太高以致於在施加超音波振動時CNT 17不能呈現分散狀態，則CNT 17會變得無法附著於碳纖維11上。

因此，決定碳纖維束12的行進速度、碳纖維束12在分散液28中行進的距離（引導輥24、25之間的間隔）、施加到分散液28的超音波振動的頻率，以使得碳纖維束12在分散液28中行進的期間的長度，亦即在引導輥24、25之間行進的時間（以下稱為浸漬時間）為施加到分散液28的超音波振動的週期的10萬倍或10萬倍以上為佳。亦即，在將超音波振動的頻率設為fs（Hz）、浸漬時間設為Ts（秒）時，以滿足「Ts≥100000/fs」為佳。例如，如果超音波振動的頻率為100kHz，且碳纖維束12在分散液28中行進的距離為0.1m，則碳纖維束12的行進速度可以為6m/分以下。再者，即使是在將碳纖維束12分成複數次浸漬於分散液28中的情況下，如果總浸漬時間為超音波振動的周期的10萬倍或10萬倍以上，則能夠使得CNT 17的附著數量幾乎最大化。

如圖11所示之示意圖，由於從超音波產生器27所施加的超音波振動，在CNT附著槽22內的分散液28中會產生音壓（振幅）的分佈固定的駐波。在此附著裝置21中，調整引導輥24、25在深度方向上的位置，以使得碳纖維束12在分散液28中行進在超音波振動的駐波的節點，亦即音壓變得非常小的深度。因此，在將碳纖維束12在分散液28中行進時距離分散液28的液面的深度設為D、在分散液28中產生的超音波振動的駐波的波長設為λ、n設為1以上的整數時，滿足「D＝n·（λ/2）」來決定上述深度。另外，可以基於分散液28中的音速、從超音波產生器27施加的超音波振動的頻率來求得駐波的波長λ。

如以上所述，藉由調整在分散液28中行進的碳纖維束12的深度，可抑制由於音壓所引起的碳纖維11的振動，且能夠防止由於紗鬆弛所引起的紗混亂，進而抑制碳纖維11彼此之間或附著於各碳纖維11的表面上的CNT 14彼此之間的摩擦，能夠形成厚度大的構造體14。再者，藉由抑制摩擦，即使構造體14的厚度大，也可抑制CNT質量比Rc的變化，上述的標準偏差s變小。另外，碳纖維束12在分散液28中行進的深度可以稍微偏離駐波的節點，在這種情況下，以介於n·λ/2-λ/8以上n·λ/2+λ/8以下的範圍內（n·λ/2-λ/8≤D≤n·λ/2+λ/8）為佳。如此一來，能夠將由於碳纖維11的紗鬆弛所引起的紗混亂介於可容許的範圍內。

例如將長條的CNT（以下稱為材料CNT）加入分散介質中，並使用均化器（homogenizer）、剪切力、或超音波分散器等，將材料CNT切割成具有期望長度的CNT 17，且同時使CNT 17的分散均勻化，以製備出分散液28。

作為分散介質，可使用水、乙醇、甲醇、異丙醇等的醇類、甲苯、丙酮、四氫呋喃（THF）、甲基乙基酮（MEK）、己烷、正己烷、***、二甲苯、乙酸甲酯、乙酸乙酯等的有機溶劑及上述以任意比例混合的混合物。分散液28不包含分散劑、黏著劑。

將如以上所述具有彎曲形狀的CNT 17作為基礎之材料CNT具有彎曲形狀。這種材料CNT以各個材料CNT的直徑一致為佳。材料CNT以即使藉由切割而產生的各CNT的長度長也能夠將CNT單分散之材料為佳。如此一來，可容易地得到將滿足上述長度條件的CNT 17單分散之分散液28。

在此範例的複合材料10中，如以上所述，使得具有彎曲形狀的CNT作為CNT 17附著，因此在CNT 17與附著有CNT 17的碳纖維11的表面之間和所附著的CNT 17彼此之間等所形成的空間中可容納其他的CNT 17。如此一來，有更多的CNT 17附著於碳纖維11上。再者，由於CNT 17穩固地附著於碳纖維11上以形成構造體14，因此CNT 17更不易從碳纖維11上剝離。而且，使用這種複合材料10所製作出的旋轉部件2，源自CNT的特性變得更高。

分散液28中的CNT 17的濃度以0.003wt％以上3wt％以下的範圍內為佳。分散液28中的CNT 17的濃度以0.005wt％以上0.5wt％以下為較佳。

將碳纖維束12從分散液28中抽出，然後乾燥。藉由對乾燥的碳纖維束12進行第一上漿處理，以將第一上漿劑15施加於構造體14。

第一上漿處理步驟ST2進行第一上漿處理。第一上漿處理包含對乾燥的碳纖維束12施加（使其接觸）第一上漿處理液的步驟和使其乾燥的步驟。可以藉由將上述的碳二亞胺化合物溶解在溶劑中來製備第一上漿處理液。作為溶解碳二亞胺化合物的溶劑，可以使用水、醇、酮類及上述的混合物等。

可以使用將碳纖維束12浸漬在裝有第一上漿處理液的液槽中的方法、對碳纖維束12噴第一上漿處理液的方法、對碳纖維束12塗佈第一上漿處理液的方法等任一種方法將第一上漿處理液施加在碳纖維束12上。第一上漿處理液在維持了CNT 17彼此之間的直接接觸的狀態下，變成被施加到CNT 17表面的狀態，且黏度越低，越容易聚集在靠近CNT 17彼此之間的接觸部附近及碳纖維11與CNT 17之間的接觸部附近。

在第一上漿處理步驟ST2中，能夠藉由調整對碳纖維束12施加的第一上漿處理液的量、第一上漿處理液中的碳二亞胺化合物的濃度，得到所期望的上漿劑質量比例Rm。

在塗佈第一上漿處理液後的乾燥步驟中，將第一上漿處理液的溶劑（在此範例中為水）蒸發。作為乾燥的方法，可以使用將塗佈了第一上漿處理液的碳纖維束12放置乾燥的方法、對碳纖維束12吹送空氣等的氣體的方法、加熱碳纖維束12的方法等公知的乾燥方法，也可以將放置乾燥和吹送氣體任一種的方法與加熱組合使用。

在成形步驟ST3中，使用經過第一上漿處理步驟ST2的複合材料10，利用細絲纏繞（filament winding）法成形出旋轉部件2。如圖12所示之一範例，例如將複數條的複合材料10從紗架（creel，送絲裝置）31供給，同時調整至預定的張力，且所供給的複合材料10經由樹脂施加裝置32送絲至細絲纏繞器33。當複合材料10通過樹脂施加裝置32時，在CNT複合纖維的表面上施加未硬化的液狀基體樹脂M。此時，樹脂施加裝置32使用基體樹脂M浸漬形成在碳纖維11的表面上的構造體14。

心軸（mandrel）34可旋轉地設置在細絲纏繞器33中。藉由利用細絲纏繞器33使心軸34旋轉，施加了基體樹脂M的複合材料10被捲繞在心軸34上的同時被施加預定的張力。複合材料10捲繞在心軸34上的位置由設置在樹脂施加裝置32中的塗佈頭（圖中省略未繪示）來決定。藉由與心軸34的旋轉同步地使樹脂施加裝置32在心軸34的軸心方向上往復運動，在捲繞的同時複合材料10相對於心軸34的捲繞位置沿心軸34的軸心方向位移。

此時，藉由將複合材料10相對於心軸34的軸心方向的捲繞角度（傾斜角度）調整成例如幾乎為90°，進而使塗佈了基體樹脂M的CNT複合纖維對心軸34環向捲繞亦即在心軸34的外周面以相對於其軸心幾乎垂直的方向細緻地捲繞。再者，藉由將複合材料10相對於心軸34的軸心方向的捲繞角度調整成比90°還小的角度例如45°，進而使塗佈了基體樹脂M的CNT複合纖維對心軸34螺旋捲繞亦即在心軸34的外周面以相對於其軸心為45°的角度細緻地捲繞。

如以上所述，在心軸34的外周面上形成將複合材料10以預定的層數（1層以上）捲繞而成的成形體後，將心軸34與成形體一起從細絲纏繞器33上取下。成形體與例如被取下的心軸34一起被加熱，施加到CNT複合纖維上的基體樹脂M被硬化。將基體樹脂M硬化後的成形體從心軸34上取下，且根據需求切割成所期望的寬度（軸心方向的長度），形成旋轉部件2。

作為樹脂施加裝置32，例如，如圖13所示，使用接觸輥（touch roll）式的裝置。在此樹脂施加裝置32中，接觸輥35的下部浸漬於儲存在儲存槽36中的未硬化的液狀基體樹脂M中，複合材料10藉由一對引導輥35a而被壓在接觸輥35的上部外周面上。隨著接觸輥35旋轉，儲存的液狀基體樹脂M經由接觸輥35的外周面塗佈至CNT複合纖維上。藉由調整接觸輥35的旋轉速度、複合材料10由一對引導輥35a對接觸輥35所產生的按壓力等，在調整基體樹脂M施加到複合材料10亦即形成了構造體14的碳纖維11的量的同時，所施加的基體樹脂M充分地浸漬構造體14。

基體樹脂M並沒有特別限定，可以使用各種的熱硬化性樹脂、熱塑性樹脂。例如，作為熱硬化性樹脂，可列舉出環氧樹脂、酚醛樹脂、三聚氰胺樹脂、脲醛樹脂（尿素樹脂）、不飽和聚酯、醇酸樹脂、熱固性聚醯亞胺、氰酸酯樹脂、雙馬來醯亞胺樹脂、乙烯基酯樹脂等。再者，作為熱塑性樹脂，可列舉出聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、丙烯腈/苯乙烯（AS）樹脂、丙烯腈/丁二烯/苯乙烯（ABS）樹脂、甲基丙烯酸樹脂（PMMA等）、熱塑性環氧樹脂等的通用樹脂、聚醯胺、聚縮醛、聚對苯二甲酸、超高分子量聚乙烯、聚碳酸酯、苯氧基樹脂等的工程塑膠、聚苯硫醚、聚醚醚酮、聚醚酮酮、液晶聚合物、聚四氟乙烯、聚醚醯亞胺、聚芳酯、聚醯亞胺等的超級工程塑膠（super engineering plastic）。

已確認旋轉部件2的拉伸強度與碳纖維11的纖維體積含有率（Vf）具有正相關性，從提高拉伸強度的觀點來看，以碳纖維11的纖維體積含有率（Vf）較高為佳，且碳纖維11的纖維體積含有率例如可以是75%以上或即使是未滿75%也可以。另一方面，從旋轉部件2的耐脆性的觀點來看，纖維體積含有率先以設定成未滿75％為佳。再者，從製造旋轉部件2時的成形容易性的觀點來看，碳纖維11的纖維體積含有率以50％以上為佳。因此，旋轉部件2的纖維體積含有率以50％以上未滿75％為較佳的樣態。另外，可以藉由例如調整由樹脂施加裝置32對複合材料10施加的基體樹脂M的量和複合材料10捲繞於心軸34時的張力來改變旋轉部件2中的碳纖維11的纖維體積含有率。

另外，可以利用例如式（3）如以下所述來求得旋轉部件2的碳纖維11的纖維體積含有率。在式（3）中，ρ值是旋轉部件2的比重，ρ _f值是碳纖維11的比重，ρ _m值是基體樹脂M的比重。使用由測量器（例如，高精度電子比重計SD-200L（由ALFA MIRAGE股份公司所製造））測量出的值作為旋轉部件2的比重ρ及基體樹脂M的比重ρ _m。碳纖維11的比重ρ _f可以與旋轉部件2一樣使用由測量器測量出的值，也可以使用規格值（碳纖維11的製造商的標稱值）。另外，由於附著於碳纖維11的CNT 17、第一上漿劑15的各比重相對於碳纖維11的比重為非常小的值，因此也可以將碳纖維11的比重單獨視為比重ρ _f。

[數2]

・・・（3）

在上述成形步驟ST3中，在將複合材料10捲繞於心軸34所製作出的成形體的基體樹脂M硬化時，在基體樹脂M為環氧樹脂等的熱硬化性樹脂的情況下，為了提高旋轉部件2的內徑尺寸的精度，也以階段性地改變加熱溫度為佳。圖14所示之範例中，在使成形體的基體樹脂M硬化的硬化步驟中，分兩階段改變溫度，從室溫升溫至第一加熱溫度T1，並以預定的時間維持第一加熱溫度T1，然後升溫至比第一加熱溫度T1更高的第二加熱溫度T2，並以預定的時間維持第二加熱溫度T2。在以預定的時間維持第二加熱溫度T2之後，成形體自然冷卻，然後將成形體從心軸34上取下，形成旋轉部件2。

以第一加熱溫度T1對成形體進行加熱的第一加熱步驟是為了減少所製作的旋轉部件2的內徑尺寸的誤差，在抑制了心軸34因加熱而熱膨脹或熱收縮的狀態下，將成形體硬化成尺寸變動小的穩定形狀作為主要目的，促進基體樹脂M的凝膠化並硬化的步驟。因此，將抑制心軸34具有較小的熱膨脹的溫度設定作為第一加熱溫度T1。再者，進行第一加熱溫度T1的加熱直到得到成形體的穩定形狀為止，亦即直到即使沒有得到最終強度也可以稱為硬化了的程度為止。更具體而言，將例如直到基體樹脂M的儲能彈性模量變得幾乎固定的時間作為維持第一加熱溫度T1的時間。另外，在第一加熱步驟中，抑制成形體的熱膨脹或熱收縮以進一步減少旋轉部件2的內徑尺寸的誤差為前提為佳。在這種情況下，第一加熱溫度T1為抑制心軸34具有較小的熱膨脹或熱收縮的溫度，且設定成為了抑制成形體的熱膨脹或熱收縮，在第一加熱步驟結束時基體樹脂M的玻璃轉移點以下的溫度（在第一加熱步驟中升高的基體樹脂M的玻璃轉移點以下的固定溫度）。在此範例中也是如此。

維持第一加熱溫度T1的時間也可以是直到基體樹脂M的儲能彈性模量的變化率（增加率）開始轉為減少為止的時間、直到損耗彈性模量達到峰值為止的時間或直到達到頂峰的時間等。另外，可以使用例如流變儀（rheometer）來得知基體樹脂M相對於每個加熱溫度的加熱時間之儲能彈性模量、損耗彈性模量的變化，能夠預先決定維持第一加熱溫度T1的時間。再者，可以預先知道基體樹脂M的玻璃轉移點。

在以第二加熱溫度T2將成形體加熱的第二加熱步驟中，藉由以比第一加熱溫度T1更高的第二加熱溫度T2將成形體加熱，促進經過第一加熱步驟的基體樹脂M的硬化，得到旋轉部件2的最終強度、彈性模量、和耐熱性。在基體樹脂M為氰酸酯樹脂的情況下，例如，以第一加熱溫度T1介於100°C以上200°C以下的範圍內且第二加熱溫度T2介於200°C以上300°C以下的範圍內為佳。

藉由如以上所述階段性地改變加熱溫度，在第一加熱步驟中以第一加熱溫度T1將成形體加熱，使基體樹脂M硬化且形成成形體的穩定形狀。之後，在第二加熱步驟中，促進成形體的基體樹脂M硬化，使得成形體具有最終強度、彈性模量、耐熱性。以這種方式製作出的旋轉部件2的內徑尺寸幾乎在第一加熱步驟中形成成形體的穩定形狀時確定，且在第一加熱步驟中，由於以第一加熱溫度T1進行加熱，因此心軸34的熱膨脹及基體樹脂M的熱膨脹或熱收縮皆較小。如此一來，能夠得到內徑尺寸誤差小的成形體，亦即旋轉部件2。

另外，藉由在第二加熱步驟中以第二加熱溫度T2將成形體加熱，雖然心軸34比在第一加熱步驟中產生更多的熱膨脹而使具有穩定形狀的成形體變形，但這樣的變形大部分是彈性變形，因此在冷卻後會恢復原狀。因此，在第二加熱步驟中，對成形體的內徑尺寸的影響非常小。

如以上所述階段性地改變加熱溫度且實際上使用機械構造用碳鋼材料S45C作為心軸34的材料來製作出50個旋轉部件2時的內徑尺寸為40mm±0.003mm。相對於此，將成形體和以相同材料製作出的心軸34一起從室溫加熱至第二加熱溫度T2使其硬化來製作出50個旋轉部件2時的內徑尺寸為40mm±0.01mm以上。另外，在前者的情況下，從室溫升溫並將第一加熱溫度T1維持90分鐘，然後從第一加熱溫度T1升溫並將第二加熱溫度T2維持120分鐘。而在後者的情況下，從室溫升溫至第二加熱溫度T2，並將第二加熱溫度T2維持210分鐘。前者的第一加熱溫度T1為145℃，而前者及後者的第二加熱溫度T2為200℃。因此可得知，藉由如以上所述階段性地改變加熱溫度使成形體的基體樹脂M硬化，變得容易控制所製作出的旋轉部件2的內徑尺寸，能夠製作出抑制相對於所期望的內徑尺寸的誤差之旋轉部件2。另外，不論有無構造體14、第一上漿劑15等，在利用細絲纏繞法製作旋轉部件的情況下都能夠使用這種方法。另外，第一加熱步驟中的加熱溫度也可以分成兩階段以上來階段性地改變，每個加熱溫度以預定的時間進行加熱。

在使用了上述複合材料10的旋轉部件2中，如圖15的示意圖所示，藉由碳纖維11彼此之間的複合區域18的一部分互相固著的交聯部CL而具有碳纖維11彼此交聯的交聯結構。如以上所述，複合區域18是由構造體14和浸滲此構造體14並硬化之基體樹脂M所構成的區域。複合區域18變得具有比硬化的基體樹脂單體更高的硬度，且同時具有高彈性亦即彈性極限大。再者，複合區域18具有比基體樹脂更高的耐磨性。藉由這種複合區域18彼此的結合，碳纖維11彼此之間的結合變得穩固，且提高使用了複合材料10的旋轉部件2的拉伸強度。

由於在碳纖維11彼此的距離靠近至使得構造體14彼此接觸的情況下形成交聯結構，因此當構造體14的厚度越大，在增加交聯數量方面則越有利。只不過，從確保由於均勻厚度所產生的品質穩定性並防止從碳纖維11脫落等的觀點來看，構造體14的厚度以大到300nm以下為佳。特別是構造體14的厚度以50nm以上200nm以下的範圍為佳。

再者，在構造體14中，由於複數的CNT 17以一定的厚度呈不織布狀彼此交纏，故施加於碳纖維11的基體樹脂M以浸漬的狀態保持在構造體14內。因此，在旋轉部件2這種碳纖維強化成形體中，不論其成形方法為何，在碳纖維11的表面都幾乎不會產生基體樹脂M的偏斜，碳纖維彼此的間隔變得均勻。如此一來，因基體樹脂M的剪切力而在碳纖維之間產生的載荷均勻地傳遞，變得有效地提升旋轉部件2的拉伸強度。

圖16顯示了藉由拉擠成型法使用複合材料10製作出作為碳纖維強化成形體之圓柱狀棒的內部結構的X射線CT影像。可以確認在使用複合材料10製作出的棒中，基體樹脂M沒有大幅的偏斜及空洞（boid），碳纖維之間的距離在整個棒中幾乎為均勻的。相對於此，經確認使用未附著CNT的碳纖維（原紗）以同樣方式製作的棒的內部結構，如圖17所示，基體樹脂M的偏斜明顯且產生了空洞。

除了具有源自碳二亞胺的構造的第一上漿劑以外，也可以對複合材料施加第二上漿劑作為覆蓋構造體的CNT的表面之塗覆劑。如圖18所示，第二上漿劑37附著於CNT 17以覆蓋構造體14的CNT 17的表面。此第二上漿劑37由反應硬化性樹脂、熱硬化性樹脂、或熱塑性樹脂的硬化物、或未硬化物所構成。

在施加第一上漿劑15的第一上漿處理之後，利用第二上漿處理對複合材料10施加第二上漿劑37。第二上漿處理可以藉由一般的方法進行，在分散介質中溶解了作為第二上漿劑37的樹脂（聚合物）之第二上漿處理液中，使經過第一上漿處理後展開的碳纖維束12（碳纖維11）與其接觸，以對碳纖維束12賦予第二上漿劑37之後，將分散介質蒸發且同時使得第二上漿劑37硬化或半硬化。另外，也可以使用包含液滴狀的樹脂作為第二上漿劑的乳液型之第二上漿處理液。

作為第二上漿劑37的樹脂並沒有特別限定，可以使用各種的反應硬化性樹脂、熱硬化性樹脂、熱塑性樹脂等。例如，作為熱硬化性樹脂，可列舉出環氧樹脂、酚醛樹脂、三聚氰胺樹脂、脲醛樹脂（尿素樹脂）、不飽和聚酯、醇酸樹脂、熱硬化性聚醯亞胺、氰酸酯樹脂、具有反應性基團的樹脂等。再者，作為熱塑性樹脂，可列舉出聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、丙烯腈/苯乙烯（AS）樹脂、丙烯腈/丁二烯/苯乙烯（ABS）樹脂、甲基丙烯酸樹脂（PMMA等）、氯乙烯、熱塑性環氧樹脂等的通用樹脂、聚醯胺、聚縮醛、聚對苯二甲酸、超高分子量聚乙烯、聚碳酸酯等的工程塑膠、聚苯硫醚、聚醚醚酮、液晶聚合物、聚四氟乙烯、聚醚醯亞胺、聚芳酯、聚醯亞胺等的超級工程塑膠。

第二上漿劑37覆蓋包含第一上漿劑15的CNT 17的表面。在這種第二上漿劑37之中，有第一上漿劑15的部分與此第一上漿劑15交聯，但沒有第一上漿劑15的部分則不產生交聯，因此具有黏稠性。藉由此第二上漿劑37，可提升由形成了構造體14的複數碳纖維11所構成的纖維束的集束性。第二上漿劑37與第一上漿劑15的情況相同，不阻塞構造體14的空隙部19。

雖然上述內容針對用於表面磁鐵型馬達的旋轉部件進行了說明，但所謂的旋轉部件並不限定於此。例如，也可以是安裝在與上述表面磁鐵型馬達具有相同結構的馬達的轉子上的部件、離心機中使用的旋轉筒等的旋轉部件。再者，也可以是其他部件與圓筒狀、環狀等的旋轉部件的內周或外周等一體形成或組裝於其上的構造。因此，也可以形成作為旋轉部件的碳纖維強化層來當作包含其他部件的部件的一部分。 [實施例]

＜實施例1＞ 在實施例1中，藉由上述步驟來製作複合材料10，進行CNT 17的剝離實驗，並確認第一上漿劑15的效果。使用如以上所述具有彎曲形狀的材料CNT來製備在製作複合材料10時所使用的分散液28。圖19繪示出製備分散液28時所使用的材料CNT的SEM照片。此材料CNT具有多層，直徑介於3nm以上10nm以下的範圍內。使用硫酸和硝酸為3:1之混合酸將材料CNT洗淨，以去除催化劑殘留物，然後過濾並乾燥。將材料CNT加入作為分散液28的分散介質之丙酮中，並使用超音均化器（homogenizer）切割材料CNT以得到CNT 17。分散液28中的CNT 17的長度為0.2μm以上5μm以下。再者，可以將分散液28中的CNT 17評估為具有彎曲形狀。分散液28中的CNT 17的濃度設為0.12wt％（＝1200wtppm）。分散液28中無添加分散劑或黏著劑。

使用Trading Card（註冊商標）T700SC-12000（由東麗股份公司所製造）作為碳纖維束12。此碳纖維束12包含12000條的碳纖維11。碳纖維11的直徑為大約7μm，長度為大約500m。另外，碳纖維束12在附著CNT 17之前將用於防止碳纖維11的纏繞等的上漿劑從碳纖維11的表面去除。

將碳纖維束12以展開的狀態捲繞在引導輥23～26上，且使其在CNT附著槽22內的分散液28中行進。將碳纖維束12的行進速度設為1m/分，並利用超音波產生器27對分散液28施加頻率為200kHz的超音波振動。另外，在引導輥24、25之間行進之浸漬時間為6.25秒。此浸漬時間為對分散液28施加的超音波振動的1250000次循環。使碳纖維束12以距離分散液28的液面的深度D滿足「D＝n·（λ/2）」在分散液28中行進。

將從分散液28拉出的碳纖維束12乾燥之後，進行第一上漿處理，對構成構造體14的CNT 17施加第一上漿劑15。 在第一上漿處理中，使用了將作為碳二亞胺化合物的「CARBODILITE V-02」（商品名，由日清紡化學公司所製造）溶解在水中的第一上漿處理液。調整第一上漿處理液的碳二亞胺化合物的濃度，使得上漿劑質量比例Rm為1.0％。將進行了第一上漿處理的碳纖維束12乾燥，以得到複合材料10。

利用SEM觀察到複數的CNT 17均勻地分散並附著於切割如以上所述進行了第一上漿處理的碳纖維束12的一部分而得到的複數條碳纖維11（以下簡稱為樣本纖維）上。結果，確認了即使在碳纖維11的纖維軸方向上的窄範圍（局部）和寬範圍內，CNT 17也均勻地附著並形成構造體14。再者，確認了構造體14形成具有由大量的CNT 17所構成的三維網狀構造亦即間隙部19的不織布狀，且空隙部19幾乎沒有被第一上漿劑15阻塞。

在CNT 17的剝離實驗中，將樣本纖維浸漬於混合了水和界面活性劑的混合液中，並用超音波產生器對此混合溶液施加10分鐘的超音波振動。浸漬於混合液中的碳纖維11的長度為1m，混合液中的界面活性劑的濃度為0.2質量％，且對混合液施加的超音波振動的頻率為100kHz。

作為比較例1，對使用在丙酮中溶解了取代碳二亞胺化合物的環氧樹脂之上漿處理液進行第一上漿處理所得到的碳纖維進行CNT的剝離實驗。在此比較例1中，除了上漿處理液不同以外，其餘採用與上述相同的條件。將上漿處理液中的環氧樹脂的濃度調整為上漿劑質量比例Rm為1.0％。

在比較例1的剝離實驗中混合液變黑且混濁，在剝離實驗後進行確認時發現90％以上的CNT從碳纖維脫落。相對於此，在實施例1的剝離實驗中混合液輕微地混濁，經確認CNT 17幾乎沒有從碳纖維11脫落。也就是說，可得知藉由具有源自碳二亞胺的構造的第一上漿劑15，CNT 17彼此之間及CNT 17與碳纖維11之間的接觸變得穩固，有效地抑制構造體14的崩壞及構造體14從碳纖維11的剝落。

＜實施例2＞ 在實施例2中，使用在與實施例1相同的條件下製作出的複合材料10來製備作為碳纖維強化成形體的試驗片A21，並進行模式I層間破壞韌性試驗。製作出長度為160mm、寬度為23mm、厚度為3mm的試驗片A21。在實施例2中，使用進行了第一上漿處理的複合材料10製作預浸料，將切割成長方形（160mm×23mm）的複數預浸料積層，並一邊加壓一邊加熱使基體樹脂硬化，藉此製作出試驗片A21。將各預浸料切割成長度方向與碳纖維11的纖維軸方向一致，使得所有碳纖維11的纖維軸方向與試驗片A21的長度方向一致。

模式I層間破壞韌性試驗是根據JIS K7086對上述試驗片A21使用Autograph精密萬能試驗機AG5-5kNX（由島津製作所股份公司所製造）來進行。使用了雙懸臂樑層間破壞韌性試驗法（DCB法）作為試驗方法。也就是說，用鋒利的刀具等從試驗片A21的前端形成2～5mm的初始裂紋，然後使裂紋進一步擴展，當裂紋擴展長度從初始裂紋的前端達到60mm時結束試驗。試驗機的十字頭速度（crosshead speed）根據裂紋擴展量而變化。具體而言，裂紋擴展量達到20mm為止的十字頭速度設為0.5mm/分。當裂紋擴展量超過20mm時，十字頭速度設為1mm/分。使用顯微鏡從試驗片A21的兩個側面測量裂紋擴展長度，並藉由測量載荷及裂紋開口的位移，根據載荷-COD（Crack Opening Displacement）曲線求得模式Ⅰ層間破壞韌性值（GIC）。

作為比較例2，使用以在丙酮中溶解了取代碳二亞胺化合物的環氧樹脂之上漿處理液進行第一上漿處理所得到的複合材料，分別製作出將此複合材料當作強化纖維之作為碳纖維強化成形體的試驗片B21、和將未附著CNT的碳纖維（原紗）當作強化纖維之作為碳纖維強化成形體的試驗片B22，並進行模式I層間破壞韌性試驗。試驗片B22沒有進行上漿處理。在比較例2中，除了上述的條件以外，其餘與試驗片A21的條件相同。

當裂紋擴展量為20mm時的模式I層間破壞韌性值（GIC）的模式I層間破壞韌性強度GIR，實施例2的試驗片A21為0.425kJ/m ²，而比較例2的試驗片B21為0.323kJ/m ²，試驗片B22為0.231kJ/m ²。由此結果可知，實施例2的試驗片（碳纖維強化成形體）A21的模式I層間破壞韌性強度GIR相對於比較例2的試驗片B21提升為大約1.32倍，且相對於試驗片B22提升為大約1.84倍。

＜實施例3＞ 在實施例3中，製作出使用了以與實施例1相同的方式所製作的複合材料10當作強化纖維的作為碳纖維強化成形體之實心棒A31、A32，且對棒A31、A32進行三點彎曲試驗。在實施例3中，利用拉擠成型法直接將複合材料10和基體樹脂製作成直徑大約2.6mm的圓柱狀的成形體，對此成形體進行無心（centerless）研磨，製作出剖面接近正圓的直徑大約2.2mm的棒A31、A32。因此，棒A31、A32的軸心方向與碳纖維11的纖維軸方向一致。另外，分別使用Trading Card T700SC（由東麗股份公司所製造）作為棒A31的碳纖維11（原紗），使用Trading Card T800SC（由東麗股份公司所製造）作為棒A32的碳纖維11（原紗）。棒材A31、A32的其他製作條件與實施例1相同。

將上述的棒材A31、A32分別切斷，製作出複數長度為120mm的試驗片，且根據JIS K 7074：1988「碳纖維強化塑膠的彎曲試驗方法」對這些試驗片進行三點彎曲試驗。支點之間的距離設為80 mm。在三點彎曲試驗中，以壓頭下降速度相對較低的低速進行試驗（以下簡稱低速彎曲試驗）、和以高速進行試驗（以下簡稱高速彎曲試驗），求得破壞載荷（N）。在低速彎曲試驗中，壓頭的下降速度為5mm/秒，而在高速彎曲試驗中，壓頭的下降速度為1m/秒和5m/秒兩種。對低速彎曲試驗及兩種高速彎曲試驗的各結果分別求出纖維體積含有率（Vf）換算為60％的值作為破壞載荷（N）。另外，在低速彎曲試驗及兩種高速彎曲試驗中皆使用複數的試驗片對棒A31、A32分別進行複數次的試驗。

作為比較例3，製作出以未附著CNT的碳纖維（原紗）當作強化纖維的作為碳纖維強化成形體之實心棒B31、B32，且對棒B31、B32進行三點彎曲試驗。棒B31的碳纖維與棒A31的碳纖維相同，且棒B32的碳纖維與棒A32的碳纖維相同。除了使用了碳纖維作為原紗以外，在與棒A31、A32相同的條件下製作出棒B31、B32。再者，在與棒A31、A32相同的條件下，對棒B31、B32進行三點彎曲試驗，求得破壞載荷（N）。

上述的測量結果如圖20所示。在低速彎曲試驗中，棒A31的破壞強度比棒B31高11%，棒A32的破壞強度比棒B32高23%。再者，在高速彎曲試驗中，棒A31的破壞強度比棒B31高14%，棒A32的破壞強度比棒B32高11%。

＜實施例4＞ 在實施例4中，製作出使用了以與實施例1相同的方式所製作的複合材料10的作為碳纖維強化成形體之環狀試驗片A41、A42當作旋轉部件，並進行NOL環試驗（根據ASTM D2290）。也就是說，使用將作為纖維基材的複合材料10在一方向上平行捲繞而成的環狀試驗片A41、A42，求出圓周方向的拉伸強度。如以上所述，使用細絲纏繞法製作出環狀試驗片A41、A42。也就是說，使得基體樹脂M浸漬第一上漿處理後的複合材料10（CNT複合纖維），並捲繞於安裝了細絲纏繞器33的圓筒狀心軸34，進而形成了成形體。成形體與心軸34一起加熱，使基體樹脂M硬化。在基體樹脂M硬化後，將去除了心軸34的成形體切割成預定的寬度作為環狀試驗片A41、A42。使用輥塗機將基體樹脂M塗佈於第一上漿處理後的複合材料10。使用了Trading Card T1100（由東麗股份公司所製造）作為碳纖維11（原紗）。複合材料10的其他製作條件與實施例1相同。

環狀試驗片A41、A42的內徑為35mm、外徑為40mm、寬度為3mm。在NOL環試驗中，使用5582型萬能材料試驗機（由英斯特朗（Instron）公司所製造），以2mm/min的拉伸速度進行。此試驗結果如圖21所示。在圖21中，橫軸為纖維體積含有率（Vf），且縱軸為纖維體積含有率100％時的理論強度設為100的情況下表示相對的拉伸強度的指標值。再者，在圖21的圖表中，一併顯示與環狀試驗片A41、A42相同的纖維體積含有率之拉伸強度的理論值。

作為比較例4，製作出以未附著CNT的碳纖維（原紗）當作強化纖維的作為碳纖維強化成形體之環狀試驗片B41～B44，並進行NOL環試驗。環狀試驗片B41～B44的碳纖維使用與環狀試驗片A41、A42相同的碳纖維，且除了使用了碳纖維當作原紗以外，在與環狀試驗片A41、A42相同的條件下製作環狀試驗片B41～B44。比較例4的環狀試驗片B41～B44的試驗結果如圖21所示。

根據圖21的圖表可得知，將附著了CNT 17的碳纖維11當作強化纖維的環狀試驗片A41、A42比將碳纖維（原紗）當作強化纖維的環狀試驗片B41～B44具有更高的拉伸強度，且接近拉伸強度的理論值。

[實施例5] 在實施例5中，利用碎片（fragmentation）法來評估碳纖維11與基體樹脂之間的界面黏著強度。同時，根據上漿劑質量比例Rm的差異來評估碳纖維11與基體樹脂之間的界面黏著強度。

首先，調整第一上漿處理液的碳二亞胺化合物的濃度，分別製作出上漿劑質量比例Rm為0.6％、0.8％、1.0％、1.1％、1.5％的複合材料10。對於所製作出的各複合材料10，從碳纖維束12取出一條CNT複合纖維，製作出將此CNT複合纖維埋入軟質環氧樹脂的試驗片A51～A55。試驗片A51～A55在複合材料10的複數生產批次（lot）中分別製作出三個。使用了Trading Card T700SC（由東麗股份公司所製造）作為碳纖維11。另外，其他的複合材料10的製作條件與實施例1相同。

對於各試驗片A51～A55，施加拉伸載荷直到碳纖維11變得不會被切斷為止，然後對各個試驗片測量一定長度下的碳纖維11的各切斷片長度，且對於各試驗片A51～A55，求出每一生產批次的切斷片的平均長度（切割纖維長度）。此測量結果如圖22的圖表所示。

作為比較例5，製作出將未附著CNT的一條碳纖維（原紗）埋入軟質環氧樹脂的試驗片B51。與試驗片A51～A55相同，對試驗片B51施加拉伸載荷，求出每一生產批次的切斷片的平均長度（切割纖維長度）。此測量結果如圖22的圖表所示。另外，試驗片B51的製作條件除了CNT沒有附著於碳纖維上以外，其餘與試驗片A51～A55相同。

可知試驗片A51～A55的切斷纖維長度比比較例5的試驗片B51的切斷纖維長度更短，且CNT複合纖維與基體樹脂的界面黏著強度比未附著CNT的碳纖維（原紗）更高。再者，可知相對於試驗片B51，上漿劑質量比例Rm介於0.6％以上1.1％以下的範圍內之試驗片A51～A54的界面黏著強度顯著變高。

關於在如以上所述製作出的複合材料10之中上漿劑質量比例Rm為0.8％、1.1％、1.5％的構造體14，利用場發掃描式電子顯微鏡（Field-Emission Scanning Electron Microscope，FE-SEM）對構造體14的表面上的第一上漿劑15所觀察到的狀態如圖23至圖25所示。經確認上漿劑質量比例Rm為0.8％、1.1％的構造體14中，CNT 17形成的空隙部19沒有被第一上漿劑15阻塞，但上漿劑質量比Rm為1.5%的構造體14中，許多的空隙部19被第一上漿劑15阻塞。

[實施例6] 在實施例6中，使用複合材料10作為強化纖維，製作出碳纖維的纖維體積含有率（Vf）有所不同的作為旋轉部件2的複數環狀試驗片A6，並藉由NOL環試驗（根據ASTM D2290）測量各自的拉伸強度。再者，作為比較例6，使用原紗（碳纖維）作為強化纖維，製作出碳纖維的纖維體積含有率（Vf）有所不同的複數環狀試驗片B6，並同樣測量各自的拉伸強度。在實施例6、比較例6的NOL環試驗中，皆使用前述5582型萬能材料試驗機，以2mm/min的拉伸速度進行。另外，以與實施例4相同的方式製作出環狀試驗片A6、B6。只不過，環狀試驗片A6、B6皆使用了Trading Card T1100SC-12000（由東麗股份公司所製造）作為碳纖維11。

上述的測量結果如圖26所示。圖26中的●為實施例6的各測量結果的圖示，而▲為比較例6的各測量結果的圖示。再者，在圖26中，橫軸為環狀試驗片中的碳纖維的纖維體積含有率（Vf），且縱軸為拉伸強度（指標值）。實線為表示基於實施例6的測量值、藉由最小平方法所求得的纖維體積含有率與拉伸強度（指標值）的關係的近似直線，而虛線則為基於比較例6的測量值、以與實施例6相同的方式所求得的纖維體積含有率與拉伸強度（指標值）的關係的近似直線。拉伸強度（指標值）為根據比較例6的纖維體積含有率與拉伸強度（指標值）的關係（近似直線）所求出的強化纖維的纖維體積含有率為70％時的拉伸強度設定為「100」的情況下表示相對的拉伸強度的值。再者，圖27放大顯示了圖26的纖維體積含有率為60％以上且拉伸強度（指數值）為90以上的區域。

從圖26、圖27可以確認拉伸強度的提升與纖維體積含有率成正比。即使纖維體積含有率介於60%以上未滿70%的相對較低的範圍，還有即使纖維體積含有率介於70%以上（未滿75%）的相對較高的範圍內，各環狀試驗片A6的拉伸強度（指標值）也被繪製在比表示比較例6的纖維體積含有率與拉伸強度（指標值）之間的關係的近似直線更上側的位置。也就是說，可知以CNT複合纖維當作強化纖維的各環狀試驗片A6比使用相同纖維體積含有率的碳纖維的原紗當作強化纖維的環狀試驗片具有更高的拉伸強度。具體而言，在纖維體積含有率相同的情況下，如實施例6般以複合材料10當作強化纖維的環狀試驗片的拉伸強度相對於如比較例6般以原紗當作強化纖維的環狀試驗片的拉伸強度為提高大約10%的值。再者，為了得到相同拉伸強度，以複合材料10當作強化纖維的情況相對於以原紗當作強化纖維的情況，纖維體積含有率變成降低了大約10％的值。從近似直線來看，以複合材料10當作強化纖維的環狀試驗片的纖維體積含有率為74％時的拉伸強度相當於以原紗當作強化纖維的環狀試驗片的纖維體積含有率為81%時的拉伸強度的值。

通常當纖維體積含有率超過80％時基體樹脂的量減少，使得碳纖維強化成形體本身變得脆化，故為了提升拉伸強度而增加纖維體積含有率也是有限度的， 藉由使用複合材料10作為旋轉部件2的強化纖維，即使纖維體積含有率相對較小，與使用原紗作為強化纖維的情況相比，也可得到更高的拉伸強度，因此能夠兼顧高拉伸強度和高耐脆性。

[實施例7] 作為實施例7，對纖維體積含有率（Vf）不同的複數環狀試驗片評估了破壞狀態。所評估的複數環狀試驗片包含在上述的實施例6中測量了拉伸強度的各環狀試驗片A6。如以下所述進行破壞狀態的評估。首先，將要評估的複數環狀試驗片A6區分成纖維體積含有率為60％以上未滿70％的第一組、和纖維體積含有率為70％以上的第二組。然後，使用5582型萬能材料試驗機以2mm/min的拉伸速度拉伸，並檢查經破壞的各環狀試驗片的破壞狀態。可知環狀試驗片的破壞狀態大致上可分類為斷層破壞模式和層間破壞模式兩種。將每一組都分類為斷層破壞模式和層間破壞模式。求得以百分比表示各組中分類為各破壞模式的數量的比例。求得的比例作為評估結果如表1所示。再者，作為比較例7，對以原紗當作強化纖維且碳纖維的纖維體積含有率（Vf）有所不同的複數環狀試驗片，以與實施例7相同的方式評估破壞狀態。所評估的複數環狀試驗片包含在上述的比較例6中測量了拉伸強度的各環狀試驗片B6。此評估結果如表2所示。

如圖28所示，上述斷層破壞模式是將構成環狀試驗片的複數碳纖維個別切斷的破壞形態。對X射線CT影像進行解析的結果發現此斷層破壞模式斜向地穿越各纖維層，產生裂紋而造成破壞，且經確認破壞後的各纖維層間全部或幾乎大部分未發生剝離。另一方面，如圖29所示，層間破壞模式是在圓周方向上形成龜裂而變成塌陷形狀的破壞模式。在層間破壞模式中，對X射線CT影像進行解析的結果發現從X射線CT影像確認了環狀試驗片的各纖維層間存在產生剝離而造成破壞的痕跡。經確認破壞後的各纖維層間幾乎所有層都發生了剝離。

[表1] 實施例7

	60%≤Vf＜70%	70%≤Vf
斷層破壞模式	79%	100%
層間破壞模式	21%	0%

[表2] 比較例7

	60%≤Vf＜70%	70%≤Vf
斷層破壞模式	0%	100%
層間破壞模式	100%	0%

在比較例7中，拉伸強度相對較高的第二組（70%≤Vf）全部皆為斷層破壞模式，而拉伸強度相對較低的第一組（60%≤Vf＜70%）全部皆為層間破壞模式。相對於此，在實施例7中，第二組與比較例7一樣全部皆為斷層破壞模式，但在第一組中，21％為層間破壞模式，79％為斷層破壞模式。可認為這是因為在實施例7中，即使是纖維體積含有率為60％以上未滿70％的情況下，藉由形成複合區域18，基體樹脂M與碳纖維11的界面黏著強度也明顯提升，使得維層變得不易產生層間的剝離，與比較例7相比層間破壞模式減少的緣故。

[實施例8] 在實施例8中，切出在實施例6的拉伸試驗中斷裂的環狀試驗片A6的一部分，作為用於觀察切斷面的觀察樣本。研磨此觀察樣本的切斷面，並分別用掃描式電子顯微鏡（SEM，Scanning Electron Microscope）和場發掃描式電子顯微鏡（FE-SEM，Field-Emission Scanning Electron Microscope）進行觀察。再者，在比較例8中，切出在比較例6的拉伸試驗中斷裂的環狀試驗片B6的一部分，以製作觀察樣本，並與實施例8一樣進行觀察。圖30為實施例8的SEM照片，圖31為比較例8的SEM照片，圖32為實施例8的FE-SEM照片，且圖33為比較例8的FE-SEM照片。另外，切下觀察樣本得到的環狀試驗片A6的纖維體積含有率為72.2％，而環狀試驗片B6的纖維體積含有率為72.5％。

在環狀試驗片A6、B6中，如圖30及圖31中以虛線包圍的區域所示，觀察到環狀試驗片A6、B6皆具有碳纖維非常密集地填充的最密填充處，且實施例8與比較例8之間沒有發現明顯的差異。在纖維體積含有率大約為72%的情況下，確認了最密填充處，因此如果進一步增加纖維體積含有率，則會變成出現因吸收變形的基體樹脂量減少而導致變脆弱的問題的區域。因此，藉由增加纖維體積含有率來提升拉伸強度是有限度的。

可觀察到在環狀試驗片A6中，如圖32所示，在碳纖維11與基體樹脂M之間的界面上，厚度大約為0.1μm的複合區域18覆蓋碳纖維11的表面進而存在均勻的膜厚，且複數的CNT 17以不織布狀互相交纏，亦即基體樹脂M進入三維網狀的構造體14內的空隙中，此基體樹脂M變成三維網狀並以網狀構造互相進入，CNT 17與基體樹脂M形成奈米級的相互網狀構造。經確認在最密填充處，相鄰的碳纖維11彼此靠近的區域中，複合區域18被壓縮成厚度為0.01μm以下。可得知這種相鄰的碳纖維11上的複合區域18彼此互相固定結合成一體，且上述的碳纖維11彼此形成經過交聯的交聯構造。

另一方面，如圖33所示，在環狀試驗片B6中，在碳纖維與基體樹脂的界面上觀察到清晰的界線。在最密填充處，相鄰的碳纖維互相接觸，或只有非常薄的基質樹脂介於相鄰的碳纖維之間。因此，相鄰兩條碳纖維的結合強度不會超過碳纖維與基體樹脂之間的界面處的黏著強度。

在環狀試驗片A6中，由於交聯結構使得相鄰的2條碳纖維11變成比環狀試驗片B6更穩固地黏著的狀態。因此，可得知即使是對環狀試驗片A6沿其直徑方向向外施加較大的張力的情況下，也因鄰接的碳纖維11彼此之間的交聯構造而不易破壞結合，且發現由於一體成型的複數碳纖維11而具有比環狀試驗片B6更高的拉伸強度。

2:旋轉部件 3:表面磁鐵型馬達 4:轉子 5:永久磁鐵 10:複合材料 11:碳纖維 12:碳纖維束 14:構造體 15:第一上漿劑 17:奈米碳管 18:複合區域 19:空隙部 21:附著裝置 22:CNT附著槽 23,24,25,26:引導輥 27:超音波產生器 28:分散液 31:送絲裝置 32:樹脂施加裝置 33:細絲纏繞器 34:心軸 35:接觸輥 35a:引導輥 36:儲存槽 37:第二上漿劑 CL:交聯部 M:基體樹脂

圖1為繪示出根據實施形態之表面磁鐵型馬達的主要結構的說明圖。 圖2為繪示出旋轉部件中的複合材料的局部剖面圖。 圖3為繪示出複合材料的結構的說明圖。 圖4為繪示出第一上漿（sizing）劑附著於CNT的狀態的說明圖。 圖5為繪示出第一上漿劑附著於CNT彼此接觸的接觸部的狀態的說明圖。 圖6為繪示出第一上漿劑附著於CNT的其他狀態的說明圖。 圖7為繪示出第一上漿劑附著於CNT彼此接觸的接觸部的其他狀態的說明圖。 圖8為繪示出旋轉部件的主要製作順序的說明圖。 圖9為繪示出將CNT附著至碳纖維上的附著裝置的結構的說明圖。 圖10為繪示出碳纖維束在引導輥（guide roller）上展開的狀態的說明圖。 圖11為繪示出在分散液中碳纖維通過的位置的說明圖。 圖12為繪示出細絲纏繞器（filament winder）的一範例的立體圖。 圖13為繪示出樹脂塗佈裝置的一範例的說明圖。 圖14為繪示出在將基體樹脂硬化時加熱溫度階段性地變化的範例的圖表。 圖15為繪示出碳纖維彼此交聯的狀態的說明圖。 圖16為對使用了複合材料的棒（rod）利用X射線進行電腦斷層攝影（Computed Tomography，CT）所顯示出的內部結構的影像。 圖17為對使用了碳纖維原絲的棒利用X射線進行CT所顯示出的內部結構的影像。 圖18為繪示出第二上漿劑附著於CNT的狀態的說明圖。 圖19為顯示出在實施例中所使用的材料CNT的彎曲狀態的SEM照片。 圖20為顯示出實施例3的三點彎曲試驗結果的圖表。 圖21為顯示出實施例4的NOL環試驗的結果的圖表。 圖22為顯示出在實施例5中利用碎片（fragmentation）法切斷的纖維長度的圖表。 圖23為顯示出第一上漿劑附著於上漿劑質量比例Rm為0.8％的構造體的附著狀態的SEM照片。 圖24為顯示出第一上漿劑附著於上漿劑質量比例Rm為1.1％的構造體的附著狀態的SEM照片。 圖25為顯示出第一上漿劑附著於上漿劑質量比例Rm為1.5％的構造體的附著狀態的SEM照片。 圖26為顯示出在實施例6、比較例6中的NOL環試驗的結果的圖表。 圖27為顯示出將在實施例6、比較例6中的NOL環試驗的結果之中纖維體積含有率為60％以上、拉伸強度（指標值）為90以上的區域放大的圖表。 圖28為顯示出在斷層破壞模式下所破壞的環狀試驗片的照片。 圖29為顯示出在層間破壞模式下所破壞的環狀試驗片的照片。 圖30為顯示出從實施例8中的環狀試驗片中取出的觀察樣本的剖面的SEM照片。 圖31為顯示出從比較例8中的環狀試驗片中取出的觀察樣本的剖面的SEM照片。 圖32為顯示出將從實施例8中的環狀試驗片中取出的觀察樣本的剖面進一步放大的FE-SEM照片。 圖33為顯示出將從比較例8中的環狀試驗片中取出的觀察樣本的剖面進一步放大的FE-SEM照片。

10:複合材料

11:碳纖維

12:碳纖維束

14:構造體

17:奈米碳管

Claims (8)

1. 一種旋轉部件，其中在沿圓周方向旋轉的旋轉部件中包括在圓周方向上捲繞的碳纖維、包覆前述碳纖維的基體樹脂、及設置於前述碳纖維的表面上的構造體，其中前述構造體由具有彎曲部的彎曲形狀的複數奈米碳管所構成，且形成具有前述奈米碳管彼此直接接觸的接觸部的網格構造。
2. 如請求項1所述之旋轉部件，其中前述構造體的厚度介於50nm以上200nm以下的範圍內。
3. 如請求項1或2所述之旋轉部件，其中前述碳纖維的纖維體積含有率未滿75％。
4. 一種旋轉部件的製造方法，包括： 構造體形成步驟，其中在將具有彎曲部的彎曲形狀的奈米碳管分散的同時將碳纖維浸漬於施加了超音波振動的分散液中，使複數的前述奈米碳管附著於前述碳纖維，以在前述碳纖維的表面上形成構造體，前述構造體具有前述奈米碳管彼此直接接觸的接觸部的網格構造；以及 成形步驟，其中將基體樹脂塗佈於形成了前述構造體的前述碳纖維上，並將塗佈了前述基體樹脂的前述碳纖維捲繞在心軸上，且在使前述基體樹脂硬化之後拉出前述心軸。
5. 如請求項4所述之旋轉部件的製造方法，其中在前述構造體形成步驟後包括第一上漿處理步驟，使前述碳纖維接觸溶解了具有碳二亞胺基的碳二亞胺化合物之第一上漿處理液，以提供將直接接觸的前述奈米碳管彼此交聯的第一上漿劑。
6. 如請求項5所述之旋轉部件的製造方法，其中在前述第一上漿處理步驟中，前述第一上漿劑的質量相對於前述碳纖維的質量介於0.6％以上1.1％以下的範圍內。
7. 如請求項5或6所述之旋轉部件的製造方法，其中在前述構造體形成步驟中，形成厚度介於50nm以上200nm以下的範圍內之前述構造體。
8. 如請求項4或6任一項所述之旋轉部件的製造方法，其中在前述成形步驟中，將塗佈了前述基體樹脂的前述碳纖維捲繞在心軸上，使得旋轉部件中的碳纖維的纖維體積含有率未滿75％。

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