複合材料

基材相(matrix phase)

複合材料是兩種材料組成的團隊,基材就是包住並黏合其他成分的連續背景相,像稻草泥磚裡的泥巴,或鋼筋周圍的混凝土。若把複合材料切開,強化相像麵包裡的葡萄乾一樣散布其中,而托著它們的那條「麵包」就是基材。

基材有三個任務:把強化相固定就位、透過界面(沿強化相表面的剪應力)把外加載重傳遞給強化相、並保護強化相免於刮傷、受潮與磨耗。它通常是較軟、模數較低、韌性較好的一方。例如在碳纖維強化高分子(CFRP)中,基材是模數約 3 GPa 的環氧樹脂,而碳纖維約 230 GPa;環氧樹脂本身幾乎撐不了什麼載重,但它把應力餵給纖維,並在某根纖維斷掉時阻止整個部件卸載。

基材的選擇決定複合材料的家族與上限:高分子基材輕又便宜,但超過約 150 至 250 degrees C 就軟化;金屬基材更耐熱且能導電;陶瓷基材可耐極端高溫,卻仍很脆。基材通常決定橫向強度、最高使用溫度與抗環境能力,所以「碳纖維部件」往往不是斷在纖維,而是壞在基材或界面。

玻璃纖維船殼中,玻璃質的聚酯樹脂就是基材;它把玻璃纖維固定成形並隔絕海水,而纖維承擔海浪帶來的彎曲載重。

基材是連續相,強化相分散於其中。

基材很少是最強的部分。它的職責是固定、保護與傳遞載重,而不是當承載主角,所以只看基材本身的強度就抓錯了重點。

又称
binder phasecontinuous phase基體連續相