碳纤维有多硬?

碳纤维是一种超硬材料,硬度比普通钢高10倍,仅次于金刚石。

碳纤维是由含碳量极高的有机聚合物纤维沿纤维束方向堆积而成。但目前公认的高硬度和超强抗剪切性,并不完全是材料特性带来的。决定性因素之一是临界间隙。当纤维间的堆素,那就是临界空隙。

纤维与纤维之间的堆砌在低于某个临界值时,之间的纤维孔隙指数会决定纤维的硬度,抗剪切力和抗拉伸力。引起材料力学性能下降的临界孔隙率是1%-4%。

孔隙体积含量在0-4%范围内时,孔隙体积含量每增加1%,层间剪切强度大约降低7%。并且孔隙含量越高,孔隙的尺寸越大,并显著降低了层合板中层间界面的面积。当材料受力时,易沿层间破坏,这也是层间剪切强度对孔隙相对敏感的原因。