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更新時間：2025-11-25
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布魯克X射線部門 王金波
碳纖維增強復合材料（CFRP）因其兼具高抗拉強度、高剛性和輕量化特性，作為下一代技術和產業(yè)的關鍵材料正受到普遍關注。
一、CFRP 力學性能的影響因素
CFRP 的力學性能受多種因素明顯影響：
1）碳纖維的取向和密度會直接作用于其性能表現(xiàn)。
2）內部空隙和缺陷的存在也會產生重要影響。
3）深入了解這些內部結構，是準確評估 CFRP 強度并優(yōu)化其設計的關鍵。
二、內部結構分析的挑戰(zhàn)與需求
分析 CFRP 內部結構需要能夠分辨出小到微米設置是亞微米的間隙。
1）傳統(tǒng)破壞性方法需切割樣品，可能改變材料結構并影響分析準確性。
2）因此，高分辨率、非破壞性成像技術成為獲取詳細可靠信息的必要手段。
三、高分辨率 3D X 射線顯微鏡（XRM）的優(yōu)勢
1）它能以非破壞性方式實現(xiàn) CFRP 內部結構的三維可視化。
2）可清晰精確地觀察碳纖維的取向和密度、檢測內部空隙和缺陷，并對纖維間間隙進行定量分析。
四、X4 POSEIDON 系統(tǒng)的特點
X4 POSEIDON 是一款高性能桌面式 XRM 系統(tǒng)。
1）具備高分辨率成像能力，同時可適配大多數(shù)實驗室空間。
2）其多功能性和高精度使其成為研究 CFRP 詳細內部結構的理想選擇，且不會對樣品造成損壞。
▲圖1：三維體渲染圖像
通過三維體渲染圖像（圖 1）可清晰觀察到碳纖維增強復合材料（CFRP）中碳纖維的取向。該可視化結果能全方面呈現(xiàn)樣品中碳纖維的整體排列情況。
▲圖2：大強度投影（MIP）圖像
大強度投影（MIP）圖像（圖 2）是理解纖維取向和堆積密度的另一種直觀方式。這種二維視圖會顯示三維數(shù)據中強度高的體素。
▲圖3：纖維間距的分布分析
借助 CT 分析軟件（CTAn）可進行結構分離分析，以量化評估纖維間的間距。生成的彩色編碼三維圖像（圖 3）會突出單個纖維間的距離，助力了解樣品中纖維密度的分布情況。該分析對評估 CFRP 的力學性能至關重要，因為纖維密度直接影響材料的強度和性能表現(xiàn)。
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