電子顯微鏡檢測玻璃纖維聚合物基復(fù)合材料夾雜物
缺陷的影響
玻璃纖維根本上是單體、線彈性的脆性材料，其高強(qiáng)度依賴于
沒有瑕疵和缺陷。這些缺陷以亞微觀的夾雜和裂紋形式出現(xiàn)。通常
可用電子掃描顯微鏡看到這些夾雜物，但是卻很難發(fā)現(xiàn)足以使強(qiáng)度
顯著降低的“裂紋”，因?yàn)槠涑叽缡羌{米級的。然而，當(dāng)查看斷裂
表面時(shí)，缺陷的原點(diǎn)的確是明顯可見的，因?yàn)閿U(kuò)展始于呈平坦(鏡)
表面的缺陷區(qū)，并在擴(kuò)展加速時(shí)由這個區(qū)域轉(zhuǎn)換成鋸齒形的表面。
由于與其他纖維摩擦，市場供應(yīng)的玻璃纖維特別容易形成缺陷
，導(dǎo)致其強(qiáng)度比實(shí)驗(yàn)室條件下試驗(yàn)的原纖維低20％。
拉伸強(qiáng)度大概主要取決于表面層內(nèi)的組成、結(jié)構(gòu)及內(nèi)應(yīng)力，而
所有這些均與內(nèi)部的結(jié)構(gòu)有明顯的差異，這部分是由高冷卻速率所
致。雖然這表面層只有納米級的厚度，但對于大于2GPa的高強(qiáng)度纖
維，卻與制約其強(qiáng)度的缺陷尺寸相當(dāng)。通常，表面缺陷對降低強(qiáng)度
的影響與具有雙倍長度的內(nèi)部缺陷相似。
潮濕環(huán)境會降低玻璃纖維在持續(xù)載荷下的強(qiáng)度，因?yàn)槿毕荼砻?BR>吸收的水分降低了表面能，促進(jìn)其擴(kuò)展到臨界的尺寸。玻璃纖維的
這種現(xiàn)象叫做靜疲勞。
當(dāng)把玻璃纖維用于聚合物基復(fù)合材料中時(shí)，其強(qiáng)度要進(jìn)一步下
降約50％。然而，這種下降并非明顯可見的。本來，纖維束的基距
長度是纖維束的長度，然而，由于載荷由基體傳來，對于復(fù)合材料
這種基距長度只有1哪的量級，這取決于纖維的直徑和纖維／基體
的黏結(jié)強(qiáng)度。如果復(fù)合材料暴露在潮濕環(huán)境下，其強(qiáng)度可能會進(jìn)一
步降低，因?yàn)閺木酆衔镏薪龅慕M分可能使纖維表面形成酸性的或
堿性的狀態(tài)。
