高分子與複合材料

有一由直徑7.0 µm、抗拉強度3.5 GPa的碳纖維,與纖維界面剪切強度為50 MPa的樹脂所構成的複合材料。充分發揮纖維強度所需的臨界纖維長度 lc = σf·d/(2τc) 最接近下列何者?

  1. A約0.12 mm
  2. B約0.49 mm
  3. C約0.25 mm
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正確答案:C. 約0.25 mm

臨界纖維長度是從纖維端部經界面剪切傳遞應力,使纖維中央達到抗拉強度所需的長度。lc = σf·d/(2τc) = 3.5×10⁹ × 7.0×10⁻⁶ / (2 × 50×10⁶) = 2.45×10⁻⁴ m,約0.25 mm。約0.49 mm 是忘了分母2的值,約0.12 mm 是以半徑取代直徑的值。纖維比 lc 長得多時,可得到接近連續纖維的補強效果;比 lc 短時,纖維在斷裂前就會從樹脂中被拉出。在短纖維強化樹脂的射出成型品中,成型時纖維折斷造成纖維長度降低之所以成為問題,原因就在這裡。

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