שיטות מפתח לשיפור חוזק הקשר הבין-פאזי בחומרים מרוכבים מפיברגלס

בחומר מרוכב, ביצועי פיברגלס כמרכיב חיזוק מרכזי תלויים במידה רבה ביכולת הקשר הבין-פנימי בין הסיב למטריצה. חוזק הקשר הבין-פנימי הזה קובע את יכולת העברת המאמצים כאשר סיב הזכוכית נמצא תחת עומס, כמו גם את יציבות סיב הזכוכית כאשר חוזקו גבוה. באופן כללי, הקשר הבין-פנימי בין פיברגלס לחומר המטריצה ​​חלש מאוד, דבר המגביל את השימוש בפיברגלס בחומרים מרוכבים בעלי ביצועים גבוהים. לכן, שימוש בתהליך ציפוי עם חומר התאמה כדי לייעל את מבנה הבין-פנימי ולחזק את הקשר הבין-פנימי הוא שיטה מרכזית לשיפור ביצועי חומרים מרוכבים מסיבי זכוכית.

חומר עיבוד יוצר שכבה מולקולרית על פני השטח שלסִיבֵי זְכוּכִית, אשר יכול להפחית ביעילות את מתח הקשר הבין-פנימי, מה שהופך את פני השטח של פיברגלס להידרופיליים או אולאופיליים יותר כדי לשפר את התאימות עם המטריצה. לדוגמה, שימוש בחומר התאמה המכיל קבוצות פעילות כימית יכול ליצור קשרים כימיים עם פני השטח של פיברגלס, מה שמשפר עוד יותר את חוזק הקשר הבין-פנימי.

מחקרים הראו כי חומרי התאמה ברמת ננו יכולים לצפות את פני השטח של פיברגלס בצורה אחידה יותר ולחזק את הקשר המכני והכימי בין הסיב למטריצה, ובכך לשפר ביעילות את התכונות המכניות של הסיב. במקביל, ניסוח מתאים של חומר התאמה יכול להתאים את אנרגיית פני השטח של הסיב ולשנות את יכולת הרטיבות של הפיברגלס, מה שמוביל להידבקות חזקה בין הפנים לחומרי מטריצה ​​שונים.

לתהליכי ציפוי שונים יש גם השפעה משמעותית על שיפור חוזק הקשר הבין-פנימי. לדוגמה, ציפוי בסיוע פלזמה יכול להשתמש בגז מיונן לטיפול ב...סיבי זכוכיתפני השטח, מסיר חומר אורגני וזיהומים, מגביר את פעילות פני השטח ובכך משפר את הקשר של חומר ההדבקה לפני השטח של הסיבים.

חומר המטריצה ​​עצמו ממלא גם תפקיד מכריע בקשר בין-פנימי. פיתוח פורמולציות חדשות של מטריצה ​​בעלות זיקה כימית חזקה יותר לסיבי הזכוכית המטופלים יכול להוביל לשיפורים משמעותיים. לדוגמה, מטריצות עם ריכוז גבוה של קבוצות ריאקטיביות יכולות ליצור קשרים קוולנטיים חזקים יותר עם חומר הגודל על פני הסיב. יתר על כן, שינוי תכונות הצמיגות והזרימה של חומר המטריצה ​​יכול להבטיח הספגה טובה יותר של צרור הסיבים, ולמזער חללים ופגמים בממשק, שהם מקור נפוץ לחולשה.

ניתן לייעל את תהליך הייצור עצמו כדי לשפר את הדבקת הפנים-פנימית. טכניקות כמועירוי ואקוםאוֹיציקת העברת שרף (RTM)יכול להבטיח הרטבה אחידה ומלאה יותר שלסיבי זכוכיתעל ידי המטריצה, ובכך מבטלים כיסי אוויר שעלולים להחליש את הקשר. בנוסף, הפעלת לחץ חיצוני או שימוש במחזורי טמפרטורה מבוקרים במהלך הריפוי יכולים לקדם מגע אינטימי יותר בין הסיב למטריצה, מה שמוביל לרמה גבוהה יותר של קישור צולב וממשק חזק יותר.

שיפור חוזק הקשר הבין-פנימי של חומרים מרוכבים מסיבי זכוכית הוא תחום מחקר קריטי בעל יישומים מעשיים משמעותיים. בעוד שהשימוש בחומרי התאמה ותהליכי ציפוי שונים הוא אבן יסוד במאמץ זה, ישנם מספר דרכים נוספות הנחקרות כדי לשפר עוד יותר את הביצועים.