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復合材料的界面及增強材料的表面處理
復合材料的界面指基體與增強物之間化學成分有顯著變化的、構成彼此結合的、能起載和傳遞作用的微小區域。一般可將界面的機能歸納為:傳遞效應、阻斷效應、不連續效應、散射和吸收效應、誘導效應。界面上產生的這些效應,是任何一種單體材料所沒有的特性,它對復合材料具有重要作用。界面的效應既與界面結合狀態、形態和物理-化學性質等有關,也與界面兩側組分材料的浸潤性、相容性、擴散性等密切相聯。
復合材料中的界面并不是單純的幾何面,而是一個多層結構的過渡區域,界面區是從與增強劑內部性質不同的某一點開始,直到與樹脂基體內整體性質相一致的點間的區域。此區域的結構與性質都不同于兩相中的任一相,從結構來分,這一界面區有五個亞層組成,每一亞層的性能均與樹脂基體和增強基的性質、偶聯劑的品種和性質、復合材料的成型方法等密切相關。
由于界面尺寸小且不均勻,化學成分基結構復雜,力學環境復雜,及對于成分和相結構也很難做出全面分析。因此迄今為止對復合材料界面的認識還是很不充分,更談不上一個通用的模型來建立完整的理論。所以對于界面只能簡單羅列一下各個理論。
對于聚合物基復合材料界面,其界面形成分為兩個階段:1.基體與增強纖維的接觸與浸潤過程;2.聚合物的固化階段。目前有的理論為:界面浸潤理論;化學鍵理論;物理吸附理論;變形層理論;拘束層理論;擴散層理論;減弱界面局部應力作用理論。
對于金屬基復合材料的界面,比聚合物基復合材料復雜的多。其中,Ⅰ類界面是平整的,厚度僅為分子層的程度,除原組成成分外,界面上基本不含其他物質;Ⅱ類界面是由原組成成分構成的犬牙交錯的溶解擴散型界面;Ⅲ類界面則含有亞微級左右的界面反應物質(界面反應層)。
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