复合材料界面理论主要包括以下几种:
浸润理论 :
界面是两相接触的边界,根据两相聚集态的不同,界面共有5种状态:固—汽、液—汽、固—液、液—液和固—固。
纤维表面能与树脂基体表面张力的匹配是提高复合材料界面强度的关键,但对于极性相互匹配对界面性能的影响规律的观点却难得统一。
界面的黏结是一个复杂的、受多种因素控制的过程,有时仅仅依靠浸润一种理论解释是不够的。
化学键理论 :
界面间的化学键作用的存在除了提高黏合强度,还可以改善材料的抗腐蚀和耐湿热老化性能。
对于相同的基体,增强体表面不同的官能团对界面强度的贡献也各不一样;同时,增强体表面的官能团也不是越多越好,而是有一个最佳值。
机械结合 :
基体与增强材料之间不发生化学反应,靠纤维的粗糙表面与基体产生摩擦力而实现的,金属基体复合材料和陶瓷复合材料有这类结合方式。
溶解和润湿结合 :
主要是聚合物基体复合材料的结合形式。基体润湿增强材料,相互之间发生原子扩散和溶解,即物理和化学吸附作用。
化学结合 :
是指增强材料表面与基体表面发生化学反应,以化学键连接基体和增强体。
反应结合或互扩散结合 :
复合材料的基体与增强材料间可以发生原子或分子的互扩散或发生反应。
界面形成及其形成过程 :
复合材料的界面是指基体与增加相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。
界面是一个多层构造的过渡区域,约几个纳米到几个微米,其构造与性质都不同于两相中的任何一相。
界面形成过程分为两个阶段:第一阶段是增加体与基体在一组份为液态(或粘流态)时的接触与浸润过程;第二阶段是液态(或粘流态)组份的固化过程。
表面性质与表面结构的关系 :
增强材料的表面性质与材料的组成和结构有关,包括外表形态、比外表积、化学组成和外表反应活性等。
表面性质与材料的外表能有关,外表能反映了物质外表所具有的特殊性质。
这些理论从不同角度解释了复合材料界面的形成、结构和性能,为设计和优化复合材料提供了理论基础。实际应用中,可能需要综合考虑多种理论来准确描述和预测复合材料的界面行为。