碳纤维复合材料基础知识

一、复合材料（Composite Material）的定义
        由两种或两种以上不同材质所制成的材料叫做复合材料。
      纤维（Fiber） 123456

补强材：提供复材绝大部分的强度（strength）及强性模数（Modulus）即复材的机械性能主要取决于所使用的纤维。
基材（ matrix）
基材的功能
传送或分散应力至每根纤维上
固定纤维所需的排列方向
（1）    保护纤维免受摩擦或外界的侵蚀破坏
（2）    结合各纤维免受应力的破坏或变形
2、    分类：
可分为热固性树脂（Thermosetting）和热塑性树脂(Thermoplastic)两大类。
热固性树脂主要包括不饱和聚酯（UP）、环氧树脂（Epoxy）及聚亚酰胺树脂（Polyimide 、BMI）
热塑性树脂主要包括：PE、Polysnfone等高性能工程塑胶。
碳纤维的特性与功能
（一）    碳纤维和其它补强材的机械性能比较

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复合材料的补强材料有玻纤、碳纤、硼纤、碳化矽、铝、芳香族的等各种相位，在选用补强材料时，首先是根据抗拉强度和抗拉弹性系数加以决定，对航空、航天等机具，重量对其性能影响极大，也就是轻强度特性极为重要，强度和弹性系数分别除以比重的比强度和比弹性大者，是航太工业所追求的材料，玻纤的弹性系数为70-80Gpa，东洋纺织公司所开发的可达，硼、碳化矽、氧化铝等无机纤维的弹性系数为200-400，碳纤维为不等。
（二）    不同类碳纤维的性能比较
碳纤维是由六个具有SP2轨道的碳原子构成平面则会形成和石墨类似的结晶构造，结晶若沿着纤维轴理论强度为180Gpa,理论弹性系数为1020Gpa，目前碳纤实测强度以结晶(whiskwer)的21 Gpa最高，弹性系数则以UCC公司Pitch类碳纤维试验品的965Gpa最高。
碳纤维化复合材料的优缺点
优点：

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（1）    强度和弹性系数高、比重小
（2）    疲劳强度高
（3）    比金属的震动衰减性好
（4）    潜变小
（5）    耐摩耗性佳，摩擦系数小
（6）    热的扭安定性良好
（7）    极低温度下的热传导性小
（8）    耐腐蚀及耐化学性优异
（9）    具有导电性但为非磁性体
（10）    X光射线的透过性大
（11）    具有电波的遮蔽性
缺点：
（1）    破坏伸度小，有剪断或钻孔时，静力强度就会大幅度下降，而且耐冲击强度低；
（2）    和纤维方向相比，非纤维方向及层间的物性低落，在最后破坏前和纤维方向成90度的横方向会龟裂，受冲击时会产生层间剥离，因此受冲击后残存强度低落；
（3）    在吸湿情况下，高温时的物性低落。 本文来自123

纤维强化复合材料中纤维作用 : 
    承受主要负载
    限制微裂纹延伸
    提高强度与刚性
    改善抗疲劳性、抗潜变性
    提高材料使用寿命与可靠性
纤维强化复合材料中基材作用 : 
    传送应力 , 分散应力
    固定纤维方向
    决定复材的电气特性、化学性质
    决定复材最高使用温度

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