材料科學與工程導論-資料下載頁
2025-09-11 21:23本頁面
【正文】 橋梁的結構構件 ） 。 大多數(shù)纖維玻璃的 服役溫度在200℃ 以下 。 纖維玻璃的許多應用是我們熟悉的：汽車外殼 、 船體 、 塑料管 、 儲藏容器和工業(yè)地板 。 碳纖維 增強聚合物基 (CFRP)復合材料 碳是一種高性能纖維材料，是先進聚合物基復合材料中最常用的增強劑。原因如下： 1. 在所有的增強纖維材料中，碳纖維具有最高的比模量和比強度。 2. 在高溫下，碳纖維保持高拉伸模量和高強度。但是高溫氧化性是個問題。 3. 室溫，碳纖維不受濕氣和多種溶劑、酸、堿的影響， 4. 纖維表現(xiàn)出多種多樣的物理和力學特性，使得與纖維結合的復合材料具有特殊的工程特性。 5. 已經(jīng)發(fā)展了經(jīng)濟、有效的纖維和復合材料生產(chǎn)過程。 碳纖維不是完全晶體，而是由石墨和非晶區(qū)共同組成，非晶區(qū)域是缺乏三維有序排列，具有石墨特征的六角碳網(wǎng)（圖 ） 碳纖維的生產(chǎn)技術比較復雜，這里將不討論。所使用的三種不同的有機母體材料分別是粘膠、聚丙烯腈 (PAN) 、瀝青。加工技術隨著使用的母體不同而不同，合成的纖維的特性也將不同。 芳香族聚酰胺纖維 增強聚合物基復合材料 芳香族聚酰胺纖維有幾種，其中兩種最常見材料的商業(yè)名稱是： Kevlar 和 Nomex 。它們強度 重量比 高于金屬。在合成過程中，像液晶疇一樣，堅硬分子沿纖維軸方向排列，如圖 所示。這類纖維軸向拉伸強度和拉伸模量（表 ）比其它聚合物纖維材料高，壓縮時比較弱。此外，這種材料因 韌性、抗沖擊能力、抗蠕變和抗疲勞失效 而聞名。盡管是熱塑塑料，然而它們 抗燃燒 ，保持高力學特性的 溫度范圍為 200~200℃ 。容易受到強酸和強堿的破壞，但是在其它溶劑和化合物中不活潑。 圖 常用基體材料是環(huán)氧和聚合酯。由于纖維比較柔韌，有微量延展性，因此可以通過許多常用的紡織操作加工。芳族聚酰胺復合材料的典型應用是彈道制品、防彈背心、運動工具、輪胎、繩子、導彈箱體、壓力倉以及汽車車閘、離合器襯墊、密封墊中石棉的替代品。 表 包含了連續(xù)和取向玻璃、碳和芳族聚酰胺纖維增強環(huán)氧復合材料的特性，可以對這三種材料的軸向和橫向力學特性進行比較。 其他纖維增強復合材料 玻璃、碳、芳香族纖維是聚合物基復合材料中最常用的三種增強纖維。 其他增強纖維材料有：硼纖維、氮化硅纖維、氧化鋁纖維。表 幾種纖維材料的拉伸模量、拉伸強度、比強度和比模量。 聚合物基體材料 最常用、廉價合成樹脂是聚酯和乙烯基酯，它們主要用于玻璃纖維增強復合材料。 環(huán)氧樹脂比較昂貴，主要用于航空領域。具有更好的力學特性和抗潮濕性。 高溫應用使用聚酰亞胺樹脂，服役溫度上限230℃ 。 高溫熱塑樹脂，如：聚醚醚酮 (PEEK)、聚亞苯基硫醚 (PPS)、聚醚酰亞胺 (PEI)可能是未來用于航空領域的潛在基體材料。
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