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傳統(tǒng)上，金屬鋼一直是汽車工業(yè)中常用的主要材料。然而，近年來為了追求舒適和安全已經(jīng)增加了諸如鋁、鎂等輕金屬的普及，以抵消由此導(dǎo)致的車輛重量增加。

當(dāng)前的研究不僅集中在電動(dòng)汽車上，而且還集中在帶有重型電池作為電動(dòng)機(jī)的混合動(dòng)力汽車以及低油耗的傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)上。技術(shù)的進(jìn)步使得有必要尋找一種越來越輕的材料，同時(shí)又不犧牲寬裕溫度范圍內(nèi)所需的剛度。

高模量碳纖維復(fù)合材料已證明其在航空航天和飛機(jī)工業(yè)中的性能。但是，生產(chǎn)汽車零件的周期時(shí)間會(huì)更快，并且熱固性樹脂必須在幾分鐘之內(nèi)固化，而不是幾小時(shí)。

動(dòng)態(tài)力學(xué)分析（DMA）-方法和儀器

方法專注于分析聚合物的粘彈性。阻尼行為和剛度是在振蕩力下作為時(shí)間、頻率和溫度的函數(shù)確定的。動(dòng)態(tài)機(jī)械分析儀DMA E Artemis為從-170℃至600℃橫跨溫度范圍內(nèi)的所有復(fù)合材料提供了一個(gè)高度精確的楊氏模量。

圖中的測(cè)量結(jié)果顯示了碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂的儲(chǔ)能模量E'（綠色曲線）、損耗模量E''（紅色曲線）和損耗因子tan5（藍(lán)色曲線）隨溫度的變化規(guī)律。層狀樣品的測(cè)量在“彎曲模式”下以10Hz的頻率和3K/min的加熱速率進(jìn)行。

在達(dá)到120°C之前，該材料在140000MPa時(shí)甚至比鈦還硬。在158°C（E'的外推起始溫度）下，復(fù)合材料的模量由于環(huán)氧基體的玻璃化轉(zhuǎn)變而下降，E”和tan5的相應(yīng)峰分別在180℃和188℃。

圖.高模量碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂的DMA測(cè)量結(jié)果

DMA 242 E Artemis –復(fù)合材料高級(jí)功能

該DMA 242 E Artemis設(shè)備如圖3所示，可為復(fù)合材料的質(zhì)量控制和失效分析提供了大量的研究和開發(fā)技術(shù)。經(jīng)過改進(jìn)的帶有自由推桿的單懸臂彎曲樣品架（如圖4所示）保證了在低阻尼值（E''，tan5）下定量地具有較高的儲(chǔ)能模量值（E'）。

此處的樣品一端固定牢固，另一端的自由推桿以疊加的靜力擺動(dòng)。對(duì)于數(shù)據(jù)采集，傅里葉變換可以引起高度敏感和精確的變形幅度以及精確的相移。

與常規(guī)的模擬技術(shù)相比，通過這種數(shù)字濾波可將信噪比提高到一個(gè)數(shù)量級(jí)，而沒有任何相位滯后。針對(duì)樣品架類型、動(dòng)態(tài)力、變形幅度、頻率和溫度的5維系統(tǒng)剛度校準(zhǔn)程序考慮了DMA設(shè)置中的所有影響因素，甚至通過“旋轉(zhuǎn)調(diào)整”也考慮了DMA電子設(shè)備的相移。對(duì)于復(fù)合材料、金屬和陶瓷等極硬的材料，可提供較低的tan5值。