為什麼要使用複材?

優點

以下情形時可使用複材:

  • 需要較高的勁度或強度對重量比時。
  • 需要較高的疲勞強度、耐腐蝕性、抗裂性、耐衝擊性,以及抗潛變性時。
  • 由於其濕熱膨脹係數低,能夠因應惡劣的環境條件。

高勁度及強度對重量比讓複材能夠應用於廣泛的用途。例如,應用在飛機上的複材主要在於減輕整體質量。初期的材料成本雖然較高,但是在飛行期間可大幅降低燃料成本。

複材的低熱膨脹係數使其相當適合應用在溫度變化急遽的環境,例如用來製造太空衛星。

應用

複材的應用範圍相當多元,包括飛機、汽車零件、生物醫學植體,甚至休閒娛樂產品。以下列舉其中一些例子:

  • 飛機零組件 - 引擎整流罩、外機翼、機身外殼、鼻輪起落架艙門,以及機尾整流錐等。
  • 太空梭零組件 - 襯套、排氣管線及機身。
  • 直昇機 - 主旋翼葉片(碳纖維環氧複材)。
  • 汽車 - 使用碳纖維複材或玻璃纖維複材打造的車體。
  • 船 - 船體(木造或克維拉纖維製)。
  • 生物醫學產業 - 人工植體材料。
  • 休閒娛樂產品 - 自行車骨架、球拍、滑雪板,以及高爾夫球桿。

限制

  • 難以偵測出損壞部位 (層內和層間)。此項檢查需要昂貴的非破壞性評估技術或結構健全的監測系統。
  • 由於通常使用正交性材料,故難以判定材料常數。
  • 在相同強度下,斷裂韌性較金屬為低。