탄소섬유는 얼마나 단단한가요?
탄소섬유는 일반 강철보다 경도가 10배 이상 높고 다이아몬드 다음으로 강한 초경질 소재다.
탄소섬유는 탄소 함량이 매우 높은 유기고분자 섬유를 섬유 다발 방향으로 쌓아 만든 것입니다. 그러나 현재 인정되는 높은 경도와 초전단저항성은 전적으로 재료의 특성에 기인하는 것은 아닙니다. 결정적인 요인 중 하나는 중요한 격차입니다. 섬유 사이에 요소가 쌓이면 이것이 바로 중요한 공극입니다.
섬유 사이의 적층이 특정 임계값 미만인 경우 섬유 사이의 섬유 다공성 지수에 따라 섬유의 경도, 전단 저항 및 인장 저항이 결정됩니다. 재료의 기계적 성질을 저하시키는 임계 기공률은 1%~4%입니다.
기공 부피 함량이 0~4% 범위에 있을 때 기공 부피 함량이 1% 증가할 때마다 층간 전단 강도는 약 7% 감소합니다. 그리고 기공 함량이 높을수록 기공의 크기가 커지고 적층체의 층간 경계면의 면적이 크게 감소합니다. 재료가 응력을 받으면 층을 따라 손상되기 쉽기 때문에 층간 전단 강도가 기공에 상대적으로 민감합니다.