8.3.2. Адгезионная прочность на поверхности раздела и механические свойства композитов

Прочная адгезионная связь на границе раздела обеспечивает полу­чение композита с большой жесткостью и более высокой статической прочностью. При этом композиты становятся более хрупкими и более чувствительными к надрезу.

Показатель расслоения является критерием увеличения локальных сдвиговых деформаций в матрице и модуля сдвига композита. Этот па­раметр может быть использован при выборе компонентов композита с заданной адгезионной прочностью на поверхности раздела. Очевидно,

что чем прочнее адгезионное соединение, тем в большей степени под­вергаются деформации компоненты системы к моменту разрушения.

Как отмечалось, при адгезии слабой по сравнению с когезией име­ет место адгезионный отрыв, при относительно слабой когезии - коге­зионный разрыв адгезива. Когезионный характер разрушения характе­ризуется разрушением по наименее прочной из фаз, адгезионный - по межфазной границе.

Адгезионная прочность в значительной степени влияет на морфологию разрушения композита при растяжении вдоль оси волокон (см рис. 7.7).

8.4. Смачивание композиционных материалов

Методы регулирования смачивания основаны главным образом на изменении удельных поверхностных энергий. Для увеличения смачива­ния при конструировании композитов надо увеличить работу адгезии или уменьшить работу когезии (поверхностное натяжение) жидкости, например, введением поверхностно-активных веществ (ПАВ), измене­нием температуры Г. С повышением Т обычно повышается работа адге­зии и уменьшается работа когезии смачивающей жидкости. В результа­те нерастекающаяся жидкость станет растекаться или процесс несмачи­вания перейдет в процесс смачивания.

8.4.1. Смачивание и его роль в технологии и природе

Смачивание оказывает значительное влияние на многие техноло­гические и природные процессы. Смачивающие жидкости образуют в капиллярах вогнутые мениски, благодаря чему жидкость поднимается на высоту /?, определяемую по формуле:

, (8.8)

где - удельная поверхностная энергия жидкости;  - краевой угол смачивания; - плотность жидкости; g - ускорение свободного паде­ния; r - радиус капиллярной трубки.

При несмачивании имеет место капиллярная депрессия (опускание жидкости). Таким образом, от степени смачивания зависит пропитка и сушка пористых материалов.

Смачивание влияет на степень перегрева и переохлаждения при фазовых переходах (кипении, конденсации, плавлении, кристаллизации и др.). Это связано с тем, что работа гетерогенного образования крити­ческого зародыша новой фазы максимальна при полном несмачивании и минимальна при полном смачивании. Например, для взаимного сма­чивания матрицы и волокна нужно, чтобы их взаимная растворимость и

реакционная способность были малы или вообще отсутствовали. Это условие обычно реализуется для определенного типа композитов, а именно, для ориентированных эвтектик.

Важную роль играет смачивание при флотационном обогащении и разделении горных пород, отмывании загрязнений, нанесении пленок и покрытий, плавке металлов и других материалов, спекании порошков, течении жидкости в условиях невесомости и др.