1、泡沫材料

　　泡沫材料
　　泡沫材料是最为常见的夹芯材料芯材，包括多种聚合物材料如聚氯乙烯PVC, 聚苯乙烯PS, 聚氨酯PU, 聚醚酰亚胺PEI和苯乙烯丙烯腈SAN, 密度范围从30kg/m3到300kg/m3，在复合材料结构件中常用的密度范围是40kg/m3到200 kg/m3, 厚度也有多种可供选择，从5mm到50mm。

PVC泡沫
　　闭孔聚氯乙烯泡沫是高性能复合夹芯材料最为常用的芯材之一。尽管从化学组成上PVC泡沫是由聚氯乙烯和聚氨酯混合构成的，但在实际应用中总是习惯性的称为聚氯乙烯泡沫。PVC泡沫兼具优良的静态和动态性能，同时具有优异的防水性。PVC泡沫适用温度范围广，从-240度到80度，乃化学侵蚀。尽管PVC泡沫属于可燃材料，但是其优异的阻燃性已经可以满足许多对阻燃性能要求较高的场合，例如火车部件等。在作为玻璃钢夹芯材料的芯材使用时，PVC泡沫一定的耐苯乙烯性能使其被广泛的应用在多个行业中。PVC泡沫一般以片状方式供应，可以提供平板或易于随形的轮廓板。
　　PVC泡沫主要分为两种：交联PVC和线性PVC。线性PVC(例如Airex R63.80)韧性更好，易于热成型。但是同等密度的线性PVC与交联PVC相比性能较差，耐热性和耐苯乙烯性能也较差。交联PVC的缺点在于韧性较差，代表产品如Diab H和HP型号。

此外还有一种新型的增韧型PVC，它具有交联PVC的机械性能，同时韧性上有所改进具备了线性PVC的特征。
由于PVC特殊的化学组成，决定了在与低温固化型预浸料配合使用时必须使用特殊的树脂进行密封。通常在使用前需要进行热处理以增强热稳定性，同时减少后续使用中升温过程中的放气。

聚苯乙烯泡沫
　　聚苯乙烯泡沫主要应用于帆船和冲浪板的制造，具有低密度(40kg/m3)，低成本和易于打磨的优点。但由于机械性能较低而较少用于高性能复合材料构件中。聚苯乙烯泡沫不能和聚酯树脂配合使用，因为聚酯树脂中的苯乙烯会将聚苯乙烯泡沫溶解。

聚氨酯泡沫
　　聚氨酯泡沫机械性能适中，但在长期使用中易发生树脂-芯材界面老化分离并导致分层。聚氨酯泡沫主要用于结构件中的框架部分，也可用在对强度要求不高的场合，被广泛地作为隔热材料使用。聚氨酯泡沫耐热性较高可达150度，同时具有较好的隔音性能。聚氨酯泡沫可以按照需求加工成各种形状和尺寸。

PMI泡沫
　　在相同密度下PMI泡沫在所有结构泡沫中具备最高的强度和模量，极佳的热稳定性也保证了它可以和高温固化预浸料配合使用。但是由于成本高昂，应用仅限于航空复合材料部件中，例如直升飞机桨叶制造。

Styrene acrylonitrile (SAN) co-polymer Foams
　　SAN与增韧型交联PVC类似，具备与交联PVC相似的静态性能，并且具有更高的伸长率和韧性。SAN可以吸收更多的冲击能量，而这些能量足以使传统的PVC甚至是增韧型PVC断裂。此外SAN与增韧型交联PVC的不同之处还在于，增韧型交联PVC通过添加增塑剂来提高韧性，但增塑剂存在明显的老化问题，而SAN泡沫的韧性是来自于聚合物自身，不存在明显的老化问题。
　　因为具备线性PVC的诸多优点，SAN在大量场合取代线性PVC应用，并展现出更高的耐温性和机械性能。同时SAN泡沫也可用于热成型工艺，制备复杂形状的部件。经过热稳定性处理的SAN可以与低温预浸料配合使用。代表产品如固瑞特A系列结构泡沫。

其它热塑性泡沫
　　随着新技术的不断开发，出现了越来越多的热塑性泡沫。据有代表性的是PEI泡沫，由聚醚酰亚胺/聚醚砜发泡而成，具有优异的防火性和耐高温性。尽管成本较高，PEI泡沫仍被广泛应用于对防火性能和耐高温性要求较高的场合（-194度~180度），尤其是飞机和列车的内饰件，PEI可以满足其严格的防火性能要求。

　　2、蜂窝材料
　　蜂窝材料包括多种型号，从对强度和模量要求较低的纸板蜂窝材料（如家居室内门等）到要求高性能的轻质材料（飞机结构部件等）。蜂窝材料可以制成平板或曲面形式。
　　热塑性蜂窝材料主要是由挤出工艺制造，再切削到需要的厚度。其它的例如纸板或铝质蜂窝材料是由多级工艺制备。首先在蜂窝材料大板表面按照特定图案涂覆粘结剂，再将多层大板粘接在一起，经过升温加压后使粘结剂固化。将固化后的板材切削后进行一定的伸长扩展成连续的六边形结构。
　　对于纸板蜂窝材料，粘接后的板材可以扩展成几个英尺厚，再将这种脆弱的结构整体浸入树脂槽中，经过吸干和固化后，板材具备了一定的强度后再进行切削达到需要的厚度。
　　以上的两种蜂窝材料，其六边形的结构都是通过拉伸工艺得到的，所以蜂窝结构的材料在拉伸方向和非拉伸方向上有明显的性能差异。
　　蜂窝夹芯结构的表层可以是常见的玻璃钢层，或者是木材，热塑性聚合物或金属面层，例如铝或钢。蜂窝结构的内层也可以用硬质泡沫填充，经过填充的蜂窝结构可以获得更高的表面粘接性能，同时也可以提高机械性能和隔音，隔热性效果。

铝质蜂窝材料
　　铝质蜂窝材料可以获得最高的比强度，蜂窝尺寸有多种可供选择，最为常见的是六边形结构。通过改变铝箔厚度和蜂窝泡孔尺寸可以调整材料性能，通常铝质蜂窝材料是以未拉伸的平板方式提供，在使用前再伸展成最终厚度。
　　尽管铝质蜂窝材料具有优异的机械性能和较低的成本，但在特定场合下使用这种材料还要特别注意，例如在大型的船只结构中使用时需要考虑盐水侵蚀问题，另外在这种场合下使用时铝质蜂窝材料不能和碳纤维直接接触使用，因为碳纤维的导电性会加速电化学腐蚀过程。铝质蜂窝材料的另一个问题是在承受外力时性能不可恢复，蜂窝材料在承担外力时会发生一定的变形，这种变形是不可恢复的，而不像玻璃钢材料一样在撤去外力后可以恢复。这种情况会导致发生形变的位置的粘接性能降低，从而影响整体结构的机械性能。蜂窝结构材料的性能主要取决于泡孔的尺寸和蜂窝板的材质和厚度，通常情况下厚度在3-50mm，尺寸在1200x2400mm，在特殊情况下也可以加工到3m x 3m。蜂窝结构可以获得很高的模量和较低的重量，但是因为与表面层的粘接面积较小，所以必须与高性能的环氧树脂配合使用以提高粘接性能。

诺梅克斯蜂窝材料
　　诺梅克斯蜂窝材料是用诺梅克斯纸板制成的，这种材料是芳纶纤维的一种特殊形式。诺梅克斯纸板在使用前要浸入酚醛树脂中来增加机械性能和获得优异的防火性能，这种材料与酚醛树脂配合制成的蜂窝夹芯材料被广泛的用于轻质内饰结构件。对于防火性能要求较高的列车内饰件，通常采用酚醛泡沫填充的诺梅克斯蜂窝材料作为芯材使用。
　　诺梅克斯蜂窝材料具有高机械性能，低密度和高稳定性，在非航天领域的高性能结构件中被广泛应用，与其它芯材相比这种材料的价格较高。

热塑性蜂窝材料
　　除上述蜂窝材料外还有一些热塑性蜂窝材料具有低密度，易于回收的优点而得到一定的应用。这些材料的主要缺点是与表面层结合性能较差，模量较低。主要用于对机械性能要求不高的场合。常见的有以下几种：
　　ABS - 高模量，高耐冲击性能，高韧性，表面硬度高，尺寸稳定性好。
　　聚碳酸酯 - 防UV，透光性好，耐热性高&自熄性
　　聚丙烯 - 化学稳定性高
　　聚乙烯 - 低成本芯材

木材
　　木材可以归类为天然蜂窝材料，从微观尺度分析木材具有与合成蜂窝材料类似的六边形结构，在夹芯结构中使用时可以获得与合成蜂窝材料类似的性能。木材的主要缺点是易吸潮，通常情况下在使用前都要做密封处理，以防止吸潮腐烂。

轻木
　　最为常用的木材芯材是端面晶粒轻木，轻木最早是在1940年应用于水上飞机的舱体，舱体的制造采用铝作为表层，轻木作为内层芯材。这种结构可以承受水上飞机起降过程中的反复冲击载荷。这种优异的性能表现促使轻木在造船行业中得到大量应用。
　　除了优良的压缩性能，轻木还具有良好的隔热和隔音性能，在受热时不会发生变形并起到隔热的作用。同时具有很好的加工性，便于使用简单的工具和设备进行机械加工。
　　轻木的常见厚度范围是3mm到50mm，背面覆盖网格布。平板最大厚度可达到100mm。针对真空辅助工艺，预浸料和压力辅助工艺（如RTM），轻木可以做预先树脂涂覆处理。轻木的主要缺点是密度较大，最小密度在100kg/m3，同时轻木要吸收大量的树脂，即使是已经作了封孔处理。因此受到重量的限制，轻木主要应用在对重量要求不高或需要局部高强度的场合。

其它芯材
　　尽管使用不是十分广泛，仍然有一部分薄层低密度的材料被用来降低重量。Coremat和Spheretex由类似于无纺织物的构成，内部包含许多中空的球粒以减轻自重，这种材料厚度只有1~3mm，外观类似于普通的一层增强材料。尽管密度要高于泡沫和蜂窝材料，但仍比同等厚度的玻璃钢层低很多，可以起到降低总重的作用。因为厚度较薄，在遇到曲面时也可以方便地随形。

3、设计考量
　　众所周知，芯材的性能通常和密度成正比。但在考量最终部件的总重时，芯材密度并非唯一的决定因素。例如低密度的芯材通常具有更多的空隙，会吸收更多的树脂，密度越低，泡孔直径越大，树脂吸收量越多。从这一点考虑蜂窝材料具有明显的优势，因为其特殊的六边形结构与表面层粘接面积小，吸收树脂少。
　　其次芯材与部件模具的匹配程度也会影响到部件重量。如果尺寸匹配较差会留下较多的空隙，这些空隙需要被树脂或结构胶填满，如此则增加了重量。带有网格布的泡沫或轻木可以有效地解决随形问题。带有轮廓切槽的泡沫板也可以解决随形问题，但是这两种办法都需要一定量的树脂来填充切槽后的间隙。
　　在对重量控制要求较严格的场合，可以热随形的芯材应被优先考虑，包括线性PVC和SAN泡沫，他们在加热到软化点以上时都可以方便地随形。对于蜂窝材料而言，过量膨胀的蜂窝材料是最易于随形的。