Композит — материал из матрицы и наполнителя, который прочнее и легче своих компонентов по отдельности. Его сила в волокнах, а слабость — в направлении поперёк волокон и в плохом сцеплении с матрицей.
Что нужно знать
- Матрица — непрерывная фаза: связывает волокна, передаёт нагрузку, защищает; наполнитель — волокна или частицы.
- Волокна: стеклянные, углеродные, арамидные; мел и тальк — дисперсные наполнители.
- Связующее конструкционных углепластиков — обычно эпоксидная смола.
- Анизотропия: вдоль волокон материал прочный и жёсткий, поперёк — в разы слабее.
- Модуль вдоль волокон по правилу смесей: $E = E_в V_в + E_м (1 - V_в)$.
- Удельная прочность = прочность / плотность: у углепластика примерно в 10 раз выше, чем у стали.
- Технологии: препрег (ткань с частично отверждённым связующим), премикс, ручная выкладка, намотка, вакуумная инфузия, пултрузия.
- Адгезия волокна к матрице критична: при слабом сцеплении волокна выдёргиваются и слои расслаиваются.
Где чаще всего ошибаются
- Укладывать волокна балки поперёк направления нагрузки.
- Сравнивать материалы по прочности без учёта плотности.
- Путать препрег и премикс.
Проверить себя
По этой же теме курса есть проверочная работа из 15 заданий на 25 минут. Проверка автоматическая, результат виден сразу — и по работе целиком, и по каждой теме.
Технологии производства (химическое направление) · 10–11 классы · Композиционные материалы