PAN系炭素繊維技術の新たな発展方向は、炭素繊維の特性向上、マトリックス樹脂技術、成形技術の3つの側面に反映されている。

炭素繊維の特性向上

用途に応じた性能要件を満たし、強度、弾性率、コストのバランスをとるために、いくつかのアプローチが検討されている。結晶構造を微細化する高電圧加速ボロンイオン導入によって、圧縮強度を1.3～2.0倍に高めることができる。PANベースの炭素繊維は、690GPaの弾性率と3.4GPaの引張強度を達成した。界面制御は、炭素繊維界面の表面処理によって炭素繊維とマトリックス樹脂の結合のバランスをとることで、耐衝撃性を高めることを目的としている。また、炭素繊維のコスト削減にも取り組んでいる。

マトリックス樹脂技術

これには、低温硬化型耐熱性樹脂、ホットメルト樹脂、難燃性樹脂が含まれる。カーボンナノファイバーを炭素繊維樹脂プリプレグと組み合わせることで、層間剥離強度と圧縮強度が向上します。

成形技術

焦点は、より高速で、コスト効率が高く、大量生産に適した成形技術と中間材料の開発である。樹脂注入成形、樹脂フィルム注入成形（RFI）、RTM成形、引抜成形、高速巻取（FW）成形、SMC/BMC成形などの高速成形技術が進んでいる。航空機部品のオートクレーブ成形では、曲面プリプレグの積層効率を最適化するため、デジタル制御（NC）の自動積層機が導入されている。複合材料成形材料の積層では、全自動繊維配置技術が開発されている。電子ビームや光硬化などの非加熱成形技術は、大規模な構造用複合材料の低コストで高性能な製造を可能にする。RTM成形技術の進化は、大量生産、低圧、低温、柔軟な強化繊維の設定に重点を置いている。強化材、サンドイッチコア材、インサートを一体成形することで、船体のような大型部品の製造が可能になります。さらに、ACM熱成形システムは、連続繊維強化熱可塑性樹脂マトリックスでACMシートを成形するために開発されている。