比強度

比強度（ひきょうど、）または強度重量比・重量比強度 () は、物質の強さを表す物理量のひとつで、密度あたり引っ張り強さである。つまり「引っ張り強さ ÷ 密度」で得られる。比強度が大きいほど、軽いわりに強い材料である。

引っ張り強さのSI単位はパスカル Pa (= N/m)、密度のSI単位はキログラム毎立方メートル kg/m なので、比強度のSI単位はニュートンメートル毎キログラム N·m/kg となる（実際は接頭語をつけた kN·m/kg が多い）。なお、計算上 N·m/kg = J/kg = m/s だが、比強度の単位としては N·m/kg と表す。

破断長・破壊長 () または 、 は、「引っ張り強さ ÷ 重量密度」、言い換えれば、「比強度 ÷ 重力加速度」である。比強度に比例するが長さの次元を持ち、長さの単位 m（実際は km が多い）で表される。破断長の物理的な意味は、細長い柱体を鉛直にぶら下げたときに、破断せず自重を維持できる最大の長さ（高さ）である。厳密には、破断長は重力加速度に反比例するので物性のみでは決まらないが、通常は標準重力加速度 9.80665 m/s で計算して物性固有の値とみなす。

古い文献では、比強度として単位にキログラム毎平方ミリメートル kg/mm を使っているものがある。これは実際は重力単位系の重量キログラム毎平方ミリメートル kgf/mm の意味で、「引っ張り強さ ÷ 密度」の引っ張り強さを kgf/mm で表し、密度の代わりに無次元量の比重を使って計算した値である。言い換えれば、破断長に水の密度 1000 kg/m を掛けたということであり、1 kg/mm ÷ 1000 kg/m = 1 km より、数値は破断長/kmと同じである。

比強度・破断長の値

 物質  引っ張り強度/MPa  密度/(g/cm)  比強度/(kN·m/kg)  破断長/km  出典 コンクリート  10  2.30  4.35  0.44  ゴム  15  0.92  16.3  1.66  マグネシウム 90 1.74 51.8 5.27  レアメタル便覧 ステンレス鋼304  505  8.00  63.1  6.4    真鍮  580  8.55  67.8  6.91  RoyMech: Copper Alloys ナイロン  78  1.13  69.0  7.04  Goodfellow: Polyamide - Nylon 6 オーク材  60  0.69  86.95  8.86  Delft University of technology: Oak wood ポリプロピレン  80  0.90  88.88  9.06  Goodfellow: Polypropylene アルミニウム合金  600  2.70  222  22.65  Vectran fiber: specific strength チタン合金Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr  1250  4.61  260  27.65   マグネシウム合金  510  1.86  274  27.87   バルサ材 (軸向き)  73  0.14  521  53.2   Scifer steel wire  5500  7.87  698  71.2  52nd Hatfield Memorial Lecture: "Large Chunks of Very Strong Steel"
by H. K. D. H. Bhadeshia 2005 炭素繊維強化プラスチック  1240  1.58  785  80.0  McGRAW-HILL ENCYCLOPEDIA OF Science & Technology, 8th Edition, (c)1997, vol. 1 p 375 蜘蛛の糸  1400  1.31  1069  109  シリコンカーバイド  3440  3.16  1088  110  Specialty Materials, Inc SCS Silicon Carbide Fibers ガラス繊維  3400  2.60  1307  133   1μm 鉄ホイスカー  14000  7.87  1794  183  ベクトラン  2900  1.40  2071  211  炭素繊維AS4  4300  1.75  2457  250  ケブラー  3620  1.44  2514  256  Network Group for Composites in Construction: Introduction to Fibre Reinforced Polymer Composites スペクトラ  3510  0.97  3619  369  Spectra Fiber - Honeywell Advanced Fibers and Composites ザイロン  5800  1.54  3766  384   炭素繊維東レ T1100G 7000  1.79  3911  399   コロッサルカーボンチューブ  6900  0.116  59483  6066   カーボンナノチューブ（不確実）  62000  0.037–1.34  46268–N/A  4716–N/A  

出典

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