Армирование композиционных материалов органическими волокнами
Армирование композиционных материалов органическими волокнами
Чтобы максимально использовать прочность волокон, необходимо поместить их в матрицу другого материала. Матрица играет роль адгезива, соединяющего волокна в единое целое.
Кроме того, она защищает волокна от физического повреждения, которое может вызвать разрыв. Прочность и жесткость композита определяется главным образом свойствами армирующего материала, однако матрица также вносит свой вклад в его свойства.
Механические свойства композита определяются синергизмом свойств волокна и матрицы. Если пучок нитей без матрицы нагрузить до величин, близких к предельным, то станут обрываться элементарные волоконца. При этом нагрузка будет распределяться на оставшиеся неразорванные волокна, и таким образом, суммарная прочность пучка нитей снизится.
Если же волокна находятся в матрице,, то при разрыве отдельных волокон они не перестанут нести нагрузку. Причина этого заключается в том, что когда оборванные волокна начинают вытягиваться из матрицы, ее упругая деформация вызывает перераспределение напряжения на разорванные волокна, которые таким образом продолжают вносить вклад в упрочнение композита.
Если предельная деформация связующего меньше предельной деформации волокна, то разрушение армированного пластика происходит вследствие образования трещин, если оно больше, то разрушение армированного пластика происходит без трещин (рвутся волокна).
Свойства композита определяются не только типом матрицы и армирующего волокна, но и геометрией армирования. Композиты, армированные длинными волокнами, более эффективны по сравнению с наполненными короткими волокнами .