第10章复合材料的界面 1
1 第10章 复合材料的界面
10.3复合材料的界面 ▣ 界面对复合材料的性能起着至关重要的作用。复合 材料的性能不是组成材料性能的简单加和，而产生 了1十1>2的作用，称为协同效应。界面是复合 材料产生协同效应的根本原因。 玻璃纤维的断裂能：10J/m2; 断裂能大幅提高的 原因？ 聚酯树脂断裂能：100/m2; 聚酯玻璃钢的断裂能：105J/m2; 2
2 10.3 复合材料的界面 界面对复合材料的性能起着至关重要的作用。复合 材料的性能不是组成材料性能的简单加和，而产生 了 1＋1>2 的作用，称为协同效应。界面是复合 材料产生协同效应的根本原因。 玻璃纤维的断裂能：10 J/m2； 聚酯树脂断裂能：100 J/m2； 聚酯玻璃钢的断裂能：105 J/m2； 断裂能大幅提高的 原因？
纤维增强塑料复合前后的结构示意图 基体 基体 界面 纤维 纤维 心
3 纤维增强塑料复合前后的结构示意图
复合材料破坏过程中的能量吸收 裂纹在基体中发展，遇到纤维，可 能发生界面脱粘、基体和纤维的断 裂、纤维拔出等过程，吸收了大量 能量。并且裂纹发展未必在一个平 面上，可沿着材料中不同的平面发 生如上的界面脱粘、基体和纤维的 断裂、纤维拔出等过程，直到裂纹 贯穿了某一平面材料才破坏，这就 使得复合材料的断裂能大大高于各 组分材料的断裂能的加和，充分体 现出复合材料的协同效应
4 复合材料破坏过程中的能量吸收 裂纹在基体中发展，遇到纤维，可 能发生界面脱粘、基体和纤维的断 裂、纤维拔出等过程，吸收了大量 能量。并且裂纹发展未必在一个平 面上，可沿着材料中不同的平面发 生如上的界面脱粘、基体和纤维的 断裂、纤维拔出等过程，直到裂纹 贯穿了某一平面材料才破坏，这就 使得复合材料的断裂能大大高于各 组分材料的断裂能的加和，充分体 现出复合材料的协同效应
1纤维本体区 2纤维表面区 "3界面吸附层 4基体表面区 5基体本体区 复合材料界面模型 界面相很薄，是亚微观的，却有极其复杂的结构。在两相复合过 程中，会出现热应力（导热系数，膨胀系数的不同），界面化学 效应（官能团之间的作用或反应）和界面结晶效应（成核诱发结 晶，横晶)，这些效应引起的界面微观结构和性能特征，对复合 材料的宏观性能产生直接的影响
5 复合材料界面模型 1 纤维本体区 2 纤维表面区 3 界面吸附层 4 基体表面区 5 基体本体区 界面相内的化学组分，分子 排列，热性能，力学性能呈 现连续的梯度性变化。 界面相很薄，是亚微观的，却有极其复杂的结构。在两相复合过 程中，会出现热应力（导热系数，膨胀系数的不同），界面化学 效应（官能团之间的作用或反应）和界面结晶效应（成核诱发结 晶，横晶），这些效应引起的界面微观结构和性能特征，对复合 材料的宏观性能产生直接的影响