PW01-竹編織輕量三明治結構複合材料性能初探

張鈞瑋¹、李學承²、張豐丞^{1, *}

¹ 國立臺灣大學森林環境暨資源學系研究所。臺北市大安區羅斯福路四段1號森林館。

² 國立臺灣大學森林環境暨資源學系。臺北市大安區羅斯福路四段1號森林館。

^* 通訊作者：fcchang@ntu.edu.tw

三明治結構 (Sandwich structure) 屬於現代複合材料的一個分支。利用高剛性且薄的面板 (Surface sheet) 貼覆於密度低但厚度大的芯板 (Core Panel) 兩側，以達到材料體輕量化但撓曲剛性高的目的。此類材料常用於家具、汽車與航空領域。在諸多政府部門與企業體對淨零碳排放的需求日益增加的今日，使用可循環再生、可生物降解且具有碳吸存效益的材料來降低工業產品的碳排放，儼然是一大發展趨勢。竹材生長迅速且生物量密度較其他工業纖維 (如麻、藤、香蕉纖維等) 高，同時具備三明治結構面板所需要的輕薄與高拉伸性能。以桂竹 (Phyllostachys makinoi) 竹篾編織成的面板則可更進一步賦予三明治板更佳的抗彎特性乃至抗衝擊能力。本研究利用不同編織層數、不同竹篾寬度來探究面板編織結構對於三明治材料的性能影響。芯板則選用市售的聚丙烯發泡材。主要試驗項目包含3點抗彎試驗與面板的拉伸試驗，利用單元性能估算理論的荷重-位移曲線，並與實際試驗結果比較，嘗試歸納真實性能表現與理論間背離的主因。透過荷重-位移曲線可見芯板的剪力強度與編織面板的絕對厚度為兩大重要因子。此外，若與單純的面板先比，因厚度大幅提升增加試片的斷面模數。而與單純的芯板相比，則可見到試片上下表現的竹編面板確實有效發揮強化的效果，顯示其具一定可行性。