Kompozītmateriālā stiklšķiedras kā galvenā pastiprinošā komponenta veiktspēja lielā mērā ir atkarīga no starpfāžu saites spējas starp šķiedru un matricu. Šīs starpfāžu saites stiprība nosaka sprieguma pārneses spēju, kad stikla šķiedra ir zem slodzes, kā arī stikla šķiedras stabilitāti, kad tās stiprība ir augsta. Parasti starpfāžu saite starp stiklšķiedru un matricas materiālu ir ļoti vāja, kas ierobežo stiklšķiedras izmantošanu augstas veiktspējas kompozītmateriālos. Tāpēc galvenā metode stikla šķiedras kompozītmateriālu veiktspējas uzlabošanai ir izmantot līmes aģenta pārklāšanas procesu, lai optimizētu starpfāžu struktūru un stiprinātu starpfāžu saiti.
Līmviela veido molekulāro slāni uz virsmas.stikla šķiedra, kas var efektīvi samazināt saskarnes spriegumu, padarot stiklšķiedras virsmu hidrofilāku vai oleofilāku, lai uzlabotu saderību ar matricu. Piemēram, izmantojot līmes līdzekli, kas satur ķīmiski aktīvas grupas, var izveidot ķīmiskās saites ar stiklšķiedras virsmu, vēl vairāk uzlabojot saskarnes saites stiprību.
Pētījumi liecina, ka nanolīmeņa līmēšanas līdzekļi var vienmērīgāk pārklāt stikla šķiedras virsmu un stiprināt mehānisko un ķīmisko saiti starp šķiedru un matricu, tādējādi efektīvi uzlabojot šķiedras mehāniskās īpašības. Vienlaikus piemērots līmēšanas līdzekļa sastāvs var pielāgot šķiedras virsmas enerģiju un mainīt stikla šķiedras mitrināmību, radot spēcīgu starpfāžu saķeri starp šķiedru un dažādiem matricas materiāliem.
Dažādiem pārklāšanas procesiem ir arī būtiska ietekme uz starpfāžu saites stiprības uzlabošanu. Piemēram, plazmas asistētā pārklāšanā var izmantot jonizētu gāzi, lai apstrādātustikla šķiedravirsmu, noņemot organiskās vielas un piemaisījumus, palielinot virsmas aktivitāti un tādējādi uzlabojot līmes līdzekļa saķeri ar šķiedras virsmu.
Arī pašam matricas materiālam ir izšķiroša loma saskarnes savienošanā. Izstrādājot jaunas matricas formulas, kurām ir spēcīgāka ķīmiskā afinitāte pret apstrādātajām stikla šķiedrām, var panākt ievērojamus uzlabojumus. Piemēram, matricas ar augstu reaktīvo grupu koncentrāciju var veidot spēcīgākas kovalentās saites ar līmes līdzekli uz šķiedras virsmas. Turklāt matricas materiāla viskozitātes un plūsmas īpašību modificēšana var nodrošināt labāku šķiedru kūļa piesūcināšanu, samazinot tukšumus un defektus saskarnē, kas ir bieži sastopams vājuma avots.
Pašu ražošanas procesu var optimizēt, lai uzlabotu starpfāžu saikni. Izmantojot tādas metodes kāvakuuma infūzijavaisveķu pārneses formēšana (RTM)var nodrošināt vienmērīgāku un pilnīgāku mitrināšanustikla šķiedrasar matricu, novēršot gaisa kabatas, kas var vājināt saiti. Turklāt ārēja spiediena pielietošana vai kontrolētu temperatūras ciklu izmantošana sacietēšanas laikā var veicināt ciešāku kontaktu starp šķiedru un matricu, kas noved pie augstākas šķērssaistīšanās pakāpes un spēcīgākas saskarnes.
Stikla šķiedras kompozītu saskarnes stiprības uzlabošana ir kritiska pētniecības joma ar ievērojamiem praktiskiem pielietojumiem. Lai gan līmes līdzekļu un dažādu pārklāšanas procesu izmantošana ir šī centiena stūrakmens, tiek pētītas vairākas citas iespējas, lai vēl vairāk uzlabotu veiktspēju.
Publicēšanas laiks: 2025. gada 4. septembris
