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碳纖維的組成結構是怎樣的？
碳纖維是含碳量高于90%的無(wú)機高分子纖維。其中含碳量高于99%的稱(chēng)石墨纖維。碳纖維的微觀(guān)結構類(lèi)似人造石墨，是亂層石墨結構。
碳纖維各層面間的間距約為3.39到3.42A，各平行層面間的各個(gè)碳原子，排列不如石墨那樣規整，層與層之間借范德華力連接在一起。
通常也把碳纖維的結構看成由兩維有序的結晶和孔洞組成，其中孔洞的含量、大小和分布對碳纖維的性能影響較大。
當孔隙率低于某個(gè)臨界值時(shí)，孔隙率對碳纖維復合材料的層間剪切強度、彎曲強度和拉伸強度無(wú)明顯的影響。有些研究指出，引起材料力學(xué)性能下降的臨界孔隙率是1%-4%?？紫扼w積含量在0-4%范圍內時(shí)，孔隙體積含量每增加1%，層間剪切強度大約降低7%。通過(guò)對碳纖維環(huán)氧樹(shù)脂和碳纖維雙馬來(lái)亞胺樹(shù)脂層壓板的研究看出，當孔隙率超過(guò)0.9%時(shí)，層間剪切強度開(kāi)始下降。由試驗得知，孔隙主要分布在纖維束之間和層間界面處。并且孔隙含量越高，孔隙的尺寸越大，并顯著(zhù)降低了層合板中層間界面的面積。當材料受力時(shí)，易沿層間破壞，這也是層間剪切強度對孔隙相對敏感的原因。另外孔隙處是應力集中區，承載能力弱，當受力時(shí)，孔隙擴大形成長(cháng)裂紋，從而遭到破壞。
即使兩種具有相同孔隙率的層壓板（在同一養護周期運用不同的預浸方法和制造方式），它們也表現處完全不同的力學(xué)行為。力學(xué)性能隨孔隙率的增加而下降的具體數值不同，表現為孔隙率對力學(xué)性能的影響離散性大且重復性差。由于包含大量可變因素，孔隙對復合材料層壓板力學(xué)性能的影響是個(gè)很復雜的問(wèn)題。這些因素包含：孔隙的形狀、尺寸、位置；纖維、基體和界面的力學(xué)性能；靜態(tài)或者動(dòng)態(tài)的荷載。
相對于孔隙率和孔隙長(cháng)寬比，孔隙尺寸、分布對力學(xué)性能的影響更大些。并發(fā)現大的孔隙（面積>0.03mm2）對力學(xué)性能有不利影響，這歸因于孔隙對層間富膠區的裂紋擴展的產(chǎn)生影響。
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