材料表面与界面 04.pdf

4. 复合材料的界面 及界面优化 Chapter 4. Interface of composite materials and optimization of their interface 4.1 复合材料的界面 复合材料的界面是指基体与增强物之间化学成分 有显著变化的、构成彼此结合的、能起载荷传递作用 的微小区域。 复合材料的界面是一个多层结构的过渡区域，约 几个纳米到几个微米。此区域的结构与性质都不同于 两相中的任何一相。这一界面区由五个亚层组成，每 一亚层的性能都与基体和增强相的性质、复合材料成 型方法有关。 1、外力场 2、基体 3、基体表面区 4、相互渗透区 5、增强剂表面区 6、增强剂 复合材料的界面示意图 界面通常包含以下几个部分： 界面通常 基体和增强物的部分原始接触面； 原始接触面 基体与增强物相互作用生成的反应产物，此产 生成的反应产物 产 物与基体及增强物的接触面； 物与基体及增强物 界面特点  性能和结构上不同于基体和增强材料  具有一定的厚度  连接基体与增强体材料  能够传递载荷 4.2 界面的效应 （1） 界面是复合材料的特征，可将界面的机能归纳为以下几种 效应： (1)传递效应：界面能传递力，即将外力传递给增强物，起 传递效应： 将外力传递给增强物 到基体和增强物之间的桥梁作用。 (2)阻断效应：结合适当的界面有阻止裂纹扩展、中断材料 阻断效应： 阻止裂纹扩展 中断材料 破坏、减缓应力集中的作用。 破坏 减缓应力集中 阻止裂纹的扩展 4.2 界面的效应 （2） (3)不连续效应：在界面上产生物理性能的不 不连续效应： 物理性能的不 连续性和界面摩擦出现的现象，如抗电性、 连续性 界面摩擦出现 电感应性、磁性、耐热性、尺寸稳定性等。 不连续效应 电阻R1 电阻R2 电阻R1 4.2 界面的效应 （3） (4)散射和吸收效应：光波、声波、热弹性波、 散射和吸收效应： 冲击波等在界面产生散射和吸收，如透光 产生散射和吸收 性、隔热性、隔音性、耐机械冲击及耐热 冲击性等。 散射和吸收效应 4.2 界面的效应 （4 ） (5)诱导效应：一种物质(通常是增强物)的表 诱导效应： 物质 的表 面结构使另一种与之接触的物质(通常是聚 面结构 合物基体)的结构由于诱导作用而发生改 由于诱导作用而发生改 变，由此产生一些现象，如强的弹性、低 变 的膨胀性、耐冲击性和耐热性等。