English
簡體中文
我們知道，復(fù)合材料的組成成分為基體和增強(qiáng)體兩部分（兩者的區(qū)分是基體連續(xù)分布，而增強(qiáng)體分散在基體中）。那么，纖維增強(qiáng)復(fù)合材料就是以纖維作為增強(qiáng)體的復(fù)合材料。目前應(yīng)用的主要是三大纖維復(fù)合材料：玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維復(fù)合材料，其中市場大的屬玻璃纖維復(fù)合材料，其次是碳纖維復(fù)合材料，小的是芳綸纖維復(fù)合材料。
玻璃纖維復(fù)合材料
玻璃纖維復(fù)合材料玻璃纖維復(fù)合材料有一個(gè)很有名的俗稱——玻璃鋼。它是以合成樹脂為基體材料，玻璃纖維及其制品作為增強(qiáng)材料的復(fù)合材料。根據(jù)合成樹脂的不同，玻璃鋼可以分為環(huán)氧玻璃鋼、酚醛玻璃鋼、聚酯玻璃鋼。
說起來，玻璃纖維制作過程也是一個(gè)化腐朽為神奇的過程。它是以廢舊玻璃作為原料，經(jīng)過高溫熔制、拉絲、織布等工藝制作而成。原來硬而脆的玻璃制成玻璃纖維后變得高強(qiáng)度、高柔韌性、抗腐蝕性好，但只能承拉，不能承受彎曲、剪切、壓應(yīng)力。所以，通常使用合成樹脂將玻璃纖維粘合在一起，制成玻璃鋼。
玻璃鋼大的特點(diǎn)是輕質(zhì)高強(qiáng)，密度比鋁合金還輕三分之一，比強(qiáng)度超過普通鋼。此外，玻璃鋼還具有電絕緣、線膨脹系數(shù)低，可耐高達(dá)3800度的瞬時(shí)高溫，良好的抗腐蝕性能和抗疲勞性能。因其優(yōu)良性能，玻璃鋼在建筑、化工、汽車、電子通訊等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。玻璃鋼是三大纖維復(fù)合材料中應(yīng)用廣泛的。
碳纖維及其復(fù)合材料
碳纖維碳纖維是由有機(jī)纖維或者低分子烴氣體加熱至1500度形成的纖維狀碳材料，碳含量90%以上，具有低密度、高強(qiáng)度、高模量、耐高溫等等一系列的優(yōu)良特性。以拉伸強(qiáng)度作為衡量標(biāo)準(zhǔn)，碳纖維被分成不同的品級。例如T300抗拉強(qiáng)度3.5Gpa，屬于碳纖維中低端品級。高端品級T800的抗拉強(qiáng)度5.5Gpa，日本東麗生產(chǎn)的高強(qiáng)T1000達(dá)到7.05Gpa。如果對這些數(shù)字沒有概念，我們可以對比鋼鐵的抗拉強(qiáng)度。普通鋼材的抗拉強(qiáng)度在幾百M(fèi)pa，高于500Mpa則是高強(qiáng)度鋼，目前超高強(qiáng)度鋼的抗拉強(qiáng)度極限值約1.7Gpa。如此看來，所謂的高強(qiáng)度鋼比起強(qiáng)度來，在碳纖維面前也不過如此。
而碳纖維復(fù)合材料是以碳纖維或碳纖維織物為增強(qiáng)體，以樹脂、陶瓷等為基體的復(fù)合材料。比較普遍的碳纖維復(fù)合材料是以熱固性樹脂作為基體。這種材料具有很高的比強(qiáng)度，輕量化效果非常明顯，是一種極為重要的輕量化材料。因此，碳纖維復(fù)合材在航空航天、汽車、風(fēng)能設(shè)備方面的應(yīng)用得到了快速的發(fā)展。例如波音787中碳纖維復(fù)合材料占材料使用比例超過一半。寶馬公司也計(jì)劃在自己的車型中開始大量使用碳纖維復(fù)合材料，并為此與其他公司合資建設(shè)碳纖維生產(chǎn)廠。
芳綸纖維復(fù)合材料
芳綸纖維芳綸纖維的全稱是芳香族聚酰胺纖維，是一種高強(qiáng)度、高模量、低密度、高耐磨的有機(jī)合成材料，可以分為對位芳綸和間位芳綸以及雜環(huán)芳綸。它由芳香族化合物經(jīng)縮聚紡絲制成。芳綸纖維主要有耐高溫、阻燃性能佳、電絕緣、耐腐蝕、彈性模量大、強(qiáng)度大等性能。
芳綸纖維復(fù)合材料同玻璃鋼類似，也是采用樹脂作為基體材料。芳綸纖維復(fù)合材料具有高比強(qiáng)度、高比模量、密度低、抗沖擊、耐疲勞等特性，在航空航天、防彈防爆、電子電器、體育器材等方面有廣泛的應(yīng)用。