複合材料

強化相(reinforcement phase)

強化相是嵌在基材裡、通常較強較硬的一方:泥磚裡的稻草、混凝土裡的鋼筋、樹脂裡的玻璃或碳纖維。它才是真正承擔大部分載重或攔阻裂縫的角色。

強化相可以是顆粒、短纖維、連續長纖維或片材,挑選標準是高剛度、高強度(常還要低密度)。載重透過界面從基材傳給強化相;因為它硬得多(相同應變下應力與模數成正比),所以承擔了大部分。例如環氧樹脂(3 GPa)中的碳纖維(230 GPa),在相同應變下,每單位面積纖維承受的應力約是基材的 77 倍。

決定性質的不只是材料,還有強化相的形狀與取向:連續對齊纖維在其長度方向給出極高剛度,橫向卻幾乎沒有;隨機短纖維或顆粒較各向同性但增益較小。強化相越多(體積分率越高)通常越硬越強,但越難加工、韌性也往往下降。

混凝土梁裡的鋼筋:混凝土基材抗壓強但抗拉弱,所以鋼筋放在梁被拉伸的部位,承擔混凝土撐不住的拉力。

強化相不一定是纖維,顆粒也算。它是分散的、承載的那一相。

強化相不一定是纖維,而且並非越多越好:超過最佳量後,潤濕不良與孔隙反而讓複合材料變弱而非變強。

又称
dispersed phase補強相分散相