複合材料（Composite Material, Composites）

複合材料（Composite Material, Composites）
台北市立第一女子高級中學三年級林子晴/台北市立第一女子高級中學化學科周芳妃老師/國立師範大學化學系葉名倉教授責任編輯

複合材料具有高強度、高韌性、質量輕、耐腐蝕以及耐磨耗等特性，已運用於電機產業、電子產業、航太工業、汽車工業、船舶工業、及運動器材上。為什麼我們需 要複合材料呢？各種單一材料都有其優缺點，為了要「揚長避短」，克服單一材料的缺點，並創造新性能，所以複合材料漸漸嶄露頭角。1940年代左右，發現玻 璃纖維增強不飽和聚酯，開啟現代複合材料的新紀元；1960年代初期，隨著玻璃纖維（Fiberglass, Fibreglass, Glass fibre）的發明，複合材料的工業製造逐漸展開，這對於工程構件設計上，有著革命性的意義：人們可以根據不同的用途，設計適用的複合材料，不像以前一樣 只能在既有的材料中挑選。

廣義來說，由兩種或兩種以上的材料結合在一起，即可稱為複合材料。由此定義，自然界可找到許多例子：樹木藉由纖維素纖維浸潤在木質素中形成的複合物支撐個體；貝殼是由多胜鍵纖維嵌入碳酸鈣結晶所形成的複合物，比單純的碳酸鈣更為堅硬；另外在骨頭、竹子、其他動物組織中等，也經常存在複合材料。

狹義而言，複合材料是用經過挑選、含一定數量比的兩種或兩種以上的成分，經過人工合成，形成多相、三維結合、各成份間有明顯界面且具有特殊性能且的材料。具有以下特徵：由人工合成製造；部分成分仍保留其物理和化學性質，此特性可與化合物與合金區別；其性質不能由它內部的單一成分所能達成；組成的各物質可由清楚之界面分開。一般是由基材（matrix）及補強材（reinforcements）所構成。基材是材料組成裡連續的材質，而補強材則為其中不連續的材質。

公元前1500年，埃及稻草強化磚塊中即存在複合材料的觀念。東周時代，鑄劍師利用韌性良好、含錫的青銅來做劍，使劍兼具高強度及高韌性，既堅硬又鋒利。 在近代，複合材料的例子更是多不勝數，其中應用廣者，當屬纖維補強的高分子複合材料。高分子複合材料是以高分子塑膠（熱塑性塑膠或熱固性塑膠）為基材，纖 維為補強材製成。高分子塑膠可分為熱塑性塑膠（thermoplastic polymer）及熱固性塑膠（thermosetting polymer）；常用的纖維有玻璃纖維、碳纖維、芳香聚醯銨纖維（Ｋevlar纖維）、硼纖維、及碳化矽纖維等，纖維可以不同型式均勻的散佈在高分子塑 膠中，用來增加材料的機械性質。

參考資料：
1. http://encyclopedia.thefreedictionary.com/Composite+material
2. http://campus2.chgsh.chc.edu.tw/ … 3/00070283/0008.htm
3. http://www.wretch.cc/blog/beeway/8783304
4. http://www.doc88.com/p-90799169387.html
5. John Suchocki, Ph.D.著 李千毅譯（2006），觀念化學V，第137-139頁