在之前我們解讀過有關(guān)于復合材料中的增強纖維類型的文章，那不同的增強纖維下的復合材料力學性能表現(xiàn)也有很大的區(qū)別，就以尤為常見的層壓板性能上來看各種不同增強纖維下的性能比對。
　　采用增強纖維的復合材料整個的力學性能是明顯要比未增強的樹脂體系高出不少，當然整個復合材料的性能還跟增強纖維跟樹脂復合多方面影響有關(guān)系。
　　復合材料的性能跟增強纖維本身的性能以及纖維含量、纖維取向、結(jié)合界面都有很大關(guān)系。比如增強碳纖維就比玻璃纖維機械性能更高，此外單位面積內(nèi)纖維克重也直接影響材料的性能，以及纖維取向也會帶來不同的性能表現(xiàn)，智上新材在制作碳纖維制品的時候，就是根據(jù)客戶的實際使用需求進行鋪層的設(shè)計，讓產(chǎn)品在受力的面獲得更好的性能表現(xiàn)。
　　通過下表我們可以了解到最常用增強纖維的基本力學性能以及常見金屬材料的性能對比。 　　復合材料應(yīng)用中，性能跟纖維設(shè)計有很大的關(guān)系，增強纖維都是沿軸線方向強度性能高，不同于金屬材質(zhì)的各向同性，而是各向異性，那纖維在復合材料中特定方向的性能得到支持，通過設(shè)計鋪層，沿著主要載荷路徑進行鋪層放置，就能夠更好的滿足要求。
　　另外在復合材料中非常重要的一個性能就是纖維體積分數(shù)簡稱FVF。在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用中是非常重要的一個指標。增強纖維復合材料的性能與增強纖維與樹脂相互作用有很大關(guān)系，纖維體積分數(shù)跟纖維緊密填充有關(guān)，簡單的理解，就是相同體積下的復合材料中，如果你纖維數(shù)量更多，那纖維體積分就更高，也就能夠提供更高的性能。
這里面就引申出復合材料的制作工藝，不同的制作工藝中增強纖維數(shù)量不同，另外采用的纖維是粗纖維還是更細纖維就有非常大的關(guān)系。跟較粗纖維或者纖維間隙比較大的織物相比，較細的纖維能夠提供更高的FVF值，這里就引申到纖維直徑的知識點。
纖維直徑越小，那在復合材料中，就會有更多的界面面積跟樹脂接觸，就能夠提供更高的纖維體積分數(shù)，接觸的界面面積越大情況下，也就能夠更好的分散纖維與基體樹脂的負載，這是針對同一款基體樹脂采用不同增強纖維直徑的直觀對比，也是航空航天等高性能應(yīng)用領(lǐng)域中的重要參考依據(jù)。但是這里面的FVF值也不是越大越高，如果整個的復合材料內(nèi)都是被增強纖維占滿，理論上其FVF值會更高，但卻不能提高更高的性能表現(xiàn)，實際研究表明當FVF在60%-70%的時候，復合材料的強度性能將會增加緩慢還會下降，這是因為樹脂基體沒有辦法很好的粘合纖維，性能將會得不到保障。 　　上訴說到的是關(guān)于采用同樹脂，同增強纖維下復合材料性能會受到工藝影響的幾個方面。為了追求更高的性能，就可以采用更高性能樹脂基以及不同性能表現(xiàn)的增強纖維來滿足要求?，F(xiàn)在特別受歡迎的連續(xù)碳纖維熱塑性復合材料就成為了航空航天的重要選擇，我國碳纖維技術(shù)近年來發(fā)展迅猛，在高性能碳纖維復合材料技術(shù)研究中更是投入了大量的科技人才，也涌現(xiàn)出很多碳纖維企業(yè)進行高性能碳纖維研發(fā)中來，在連續(xù)碳纖維熱塑性復合材料中的智上新材就彌補國內(nèi)這方面的短板，成功的完成了以PEEK、PPS等高性能樹脂為基體的熱塑性碳纖維復合材料，現(xiàn)在不斷開始研發(fā)相對應(yīng)的產(chǎn)品零部件，跟東南亞多家品牌廠家以及飛機制作、精密儀器、醫(yī)療器械客戶形成合作。
　　也正是因為增強纖維使得樹脂基體性能得到了提升，在實際的產(chǎn)品應(yīng)用中，我們以U/D單向預浸料為原料制作的層壓板進行整體的性能對比。
　　層壓板力學性能 　　左： U/D預浸料層壓板的拉伸性能
　　右：28 U/D預浸料層壓板的壓縮性能
　　看上圖關(guān)于不同復合材料層壓板在失效時的強度和最大應(yīng)變，梯度越陡則性能越好，對比的有碳纖維、芳綸、玻璃纖維增強材料層壓板的拉伸性能以及壓縮性能，芳綸纖維在拉伸和壓縮性能表現(xiàn)上面有很大的不同，這在實際應(yīng)用中，就可以在拉伸性能需求的產(chǎn)品上應(yīng)用，但是在壓縮性能就表現(xiàn)平平，進而要選擇玻璃纖維或者碳纖維增強的材料，整個的高性能還是碳纖維更優(yōu)，這也是為什么碳纖維被稱為“黑色黃金”的一個關(guān)鍵原因。
　　層壓板沖擊強度 　　上圖的層壓板沖擊強度比較中，玻璃纖維和芳綸纖維的表現(xiàn)更高，那層壓板的抗沖擊性還是有待商榷，因為在復合材料制作產(chǎn)品中的時候，如果有抗沖擊或者垂直方向有受力，會進行對應(yīng)的鋪層設(shè)計，獲得更好的性能表現(xiàn)，智上新材在進行碳纖維制品生產(chǎn)的時候，非常重要的一步就是跟客戶溝通產(chǎn)品實際應(yīng)用中的性能需求，從而滿足實際應(yīng)用。
在綜合的性能比對中，能夠發(fā)現(xiàn)IM carbon（中等模量碳纖維）的拉伸性能和抗壓縮性能最好，HS carbon（高強度碳纖維）次之，在抗沖擊上面雖然表現(xiàn)不如軸向強度，但是可以通過鋪層的方式來解決。我們在開始就把眾多的纖維材料性能跟金屬材料鈦、鋼、鋁合金等材料數(shù)據(jù)對比。
碳纖維的性能優(yōu)勢非常高，質(zhì)量輕，是輕量化領(lǐng)域的不二選擇，本身的碳纖維性能就非常高，進一步的提升復合材料的性能，就有采用熱塑性樹脂替代傳統(tǒng)環(huán)氧樹脂的研究，智上新材就是國內(nèi)研究該項材料的廠家。這種連續(xù)碳纖維熱塑性復合材料，除了在性能上有更高的性能優(yōu)勢，還具備碳中和的理念，讓碳纖維復合材料具備了可回收的性能優(yōu)勢，現(xiàn)如今這樣的高性能碳纖維材料主要還是在高性能領(lǐng)域中得到應(yīng)用，那在之后必然能夠帶來更大的市場應(yīng)用。