復合材料聚合物、金屬、陶瓷分析科研顯微鏡
復合材料
復合材料是用于高性能結構、熱、電等領域的一類重要的材料
。結構復合材料常常是綜合了低密度、高強度，高彈性模量以及優
良的抗斷裂及抗疲勞性能。它們提供可以“剪裁”性能以滿足在任
意給定方向上或幾個方向上組合的需求的可能性。
大多數復合材料都包含以細小直徑纖維、晶須、顆�；蚱瑺钚�
式的強化體組元。除了混凝上中的顆粒以外，纖維是較常見的強化
體組元。使用由各種聚合物、金屬、陶瓷制備的細小直徑纖維，使
材料能夠容易地獲得高的強度與柔韌性，且保持高的彈性模量�；�
體材料可以是聚合物、金屬或陶瓷，基體在連續強化復合材料中提
供了對纖維的橫向支撐，在短纖維強化復合材料中則通過纖維／基
體界面向纖維傳遞載荷。纖維的構造決定了復合材料不同方向上的
強度與彈性模量。而較佳的纖維構造則主要取決于預期的應用。
復合材料的性能還取決于界面特性，界面強度決定了應力是如
何有效地傳遞給纖維的，這在短纖維強化復合材料中尤為重要。界
面強度還控制了復合材料的斷裂韌性與抗疲勞性能。界面強度可以
分為機械結合、化學結合或者二者兼有。
諸如不同方向上的彈性模量、抗拉強度、熱膨脹系數以及導電
性與導熱性等復合材料的重要的性能，都可以由纖維的排列、基體
與強化體的性能及體積分數來估算。不取決于纖維空間排列的性能
則可以由混合法則來決定。
復合材料的斷裂和疲勞機理與傳統的材料有所不同。復合材料
的斷裂起源于脆性相，其擴展被延性相或界面失效所減慢。在這些
體系中，高的斷裂韌性來源于在主裂紋尖端的較大的區域范圍內分
布的損傷，這與延性材料中僅依賴于塑性變形是不同的。復合疊層
材料的疲勞失效的發生有三個階段；板層開裂、分層與纖維疲勞。
復合材料也特別容易受到熱疲勞失效的影響。
盡管復合材料的應用主要是在高性能結構材料領域，但在電與
電子工業領域，其應用也在迅速擴大，例如超導電纜和電子封裝外
殼等。
