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雖然碳(C)纖維復材擁有相當高的強度(strength),但是由于復合材料(Material)具有材料方向性,有別于等向性的金屬材,若受力方向并非在纖維走向,則很容易達到破;除此之外,以樹脂(Resin)構成的基材,在復雜的受力料壞情況(Condition)下,也可能(maybe)產生基材斷裂(fracture)或者是界面脫黏。碳纖維配件“外柔內剛”,質量比金屬鋁輕,但強度卻高于鋼鐵,并且具有耐腐蝕、高模量的特性,在國防軍工和民用方面都是重要材料。它不僅具有碳材料的固有本征特性,又兼備紡織纖維的柔軟可加工性,是新一代增強纖維。因此,復材的破壞模式(pattern),可廣義的分為:基材斷裂、界面脫黏、纖維斷裂。
其中,基材斷裂(fracture)與界面脫黏可歸類為膠合介面的破壞。主導(guiding)膠合介面強度(strength)的因素(factor)主要有二,內聚及粘著力。內聚代表的是膠料本身的強度;粘著力則是膠料與接著物問的吸引力。一般來說,粘著力的強度相對於內聚弱上許多。
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傳統的制作材料(Material)要比碳(C)纖維復合材料差非常多,
碳纖維復合材料擁有很多其他材料不具備的優點,由于這種復合材料是由樹脂(Resin)包裹的碳纖維組合而成,重量輕而且強度(strength)高,大約是鋼材料重量的四分之一,但是強度更好,而且碳纖復材耐磨損(零部件失效的一種基本類型)、耐腐化侵蝕
、應用范圍(fàn wéi)更廣闊。碳纖維生產傳統的玻璃纖維相比,楊氏模量是其3倍多;它與凱夫拉纖維相比,楊氏模量是其2倍左右,在有機溶劑、酸、堿中不溶不脹,耐蝕性突出。
民用碳(C)纖維目前在汽車方面使用較多,這種材料(Material)除了重量輕以外,安全性也很卓越,碳纖維復合材料在碰撞時對能量的吸收能力很強,所以在汽車外殼和汽車保險杠均可使用。碳纖維復材之所以強度高主要原因是是碳纖維有著很強度抗撕裂性能,沿著碳纖維排列方向有著非常大的韌性(toughness),通過(tōng guò)設計鋪層和產品(Product)設計可以調整最大負荷形態(pattern)。
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一如自然界中動物骨骼或植物莖絡只在需要的地方形成較厚的結構,同樣的,在汽車上使用碳(C)纖維設計人員必須要對汽車重點(zhòng diǎn)安全區域做纖維鋪層方向和選材用量的調整,這樣才能實現汽車整體的性能安全。碳纖維生產具有許多優良性能,碳纖維的軸向強度和模量高,密度低、比性能高,無蠕變,非氧化環境下耐超高溫,耐疲勞性好,比熱及導電性介于非金屬和金屬之間,熱膨脹系數小且具有各向異性,耐腐蝕性好,X射線透過性好。良好的導電導熱性能、電磁屏蔽性好等。讓碳纖維部件在達到減重的要求下,復合使用的性能要求。
簡單來說,與車用鋼板最大的不同除了重量之外,這種特殊材料還可以在某一個方向表現出與鋼板一樣的強度(strength),但在另一方面,卻又有很好的可彎曲性。
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