製造參數與環境因子對碳纖/環氧樹脂複合材料機械性質的影響

摘要

风力发电机近年在台湾日益蓬勃发展,叶片的设计与机械强度直接影响到风力发电的效能.本研究针对风机叶片使用的碳纤/环氧树脂复合材料进行机械性质的探讨,分为加工参数影响及环境因子-湿度影响两部分探讨.复合材料制造过程中不同的加工参数会造成机械性质的不同,本研究针对不同层数与碳纤布的方位所制造出来的复合材料做机械性质测试,再从机械强度来了解制造参数的影响.另一方面,由于风机常置于高湿度的环境,故本研究会探讨环境因子-湿度对复合材料的影响,将复合材料至于高湿度环境后做机械性质测试,了解环境因子对于复合材料强度减弱程度.本研究完成了不同制造参数与放置湿度环境的碳纤/环氧树脂机械性质测试,在碳纤布不同放置角度的实验里,90度方向皆有较好的机械性质,也说明即使是十字碳纤布也会有些微差异,约5.5％;在不同碳纤布层数的实验里,不同层数会造成渗透率改变,层数过少含浸程度不好,会使得单层厚度较薄,当层数达到五层后,含浸程度明显改善,也使单层厚度变厚,机械强度在层数越多时,可承受最大应力都有较高的强度,杨氏模数也会因为层数增多而变大,表示材料本身较不易形变.在湿度测试里,碳纤环氧树脂复合材料在吸收湿气后,机械强度会有些微的上升,上升约8％,这可能与树脂吸收湿气後些微膨胀造成原先缺陷与空孔被填补;在持续吸收湿气后,机械强度会明显下降,这可能是树脂吸湿后塑化,造成层与层之间结合力减弱,最大应力下降约27％;杨氏模数在吸收湿气后,会持续下降约21％,湿气会使得材料本身受力后较容易产生形变.