في المواد المركبة، يعتمد أداء الألياف الزجاجية، كمكون أساسي للتعزيز، بشكل كبير على قدرة الترابط السطحي بين الألياف والمادة المصفوفة. تُحدد قوة هذا الترابط السطحي قدرة الألياف الزجاجية على نقل الإجهاد عند تعرضها للحمل، بالإضافة إلى استقرارها عند ارتفاع قوتها. بشكل عام، يكون الترابط السطحي بين الألياف الزجاجية والمادة المصفوفة ضعيفًا جدًا، مما يحد من استخدام الألياف الزجاجية في المواد المركبة عالية الأداء. لذلك، يُعد استخدام عملية طلاء عامل التحجيم لتحسين بنية السطح وتقوية الترابط السطحي طريقةً أساسيةً لتحسين أداء مركبات الألياف الزجاجية.
يشكل عامل التحجيم طبقة جزيئية على سطحالألياف الزجاجية، مما يُقلل بفعالية من توتر السطح البيني، مما يجعل سطح الألياف الزجاجية أكثر قُدرة على امتصاص الماء أو الزيت، مما يُحسّن توافقه مع المصفوفة. على سبيل المثال، يُمكن استخدام مُحسِّن يحتوي على مجموعات نشطة كيميائيًا لإنشاء روابط كيميائية مع سطح الألياف الزجاجية، مما يُعزز قوة الرابطة البيني.
أظهرت الأبحاث أن عوامل التحجيم النانوية تُغطي سطح الألياف الزجاجية بشكل أكثر تجانسًا، وتُعزز الترابط الميكانيكي والكيميائي بين الألياف والمصفوفة، مما يُحسّن خواصها الميكانيكية بفعالية. في الوقت نفسه، يُمكن لتركيبة مناسبة من عوامل التحجيم تعديل طاقة سطح الألياف وتغيير قابليتها للبلل، مما يُعزز التصاقها السطحي بمواد المصفوفة المختلفة.
لعمليات الطلاء المختلفة تأثير كبير على تحسين قوة الترابط بين الأسطح. على سبيل المثال، يمكن للطلاء بمساعدة البلازما استخدام الغاز المؤين لمعالجةالألياف الزجاجيةالسطح، وإزالة المواد العضوية والشوائب، وزيادة نشاط السطح، وبالتالي تحسين ارتباط عامل التحجيم بسطح الألياف.
تلعب مادة المصفوفة نفسها دورًا حاسمًا في الترابط بين الأسطح. ويمكن أن يؤدي تطوير تركيبات مصفوفة جديدة ذات ألفة كيميائية أقوى للألياف الزجاجية المعالجة إلى تحسينات كبيرة. على سبيل المثال، يمكن للمصفوفات ذات التركيز العالي من المجموعات التفاعلية تكوين روابط تساهمية أقوى مع عامل التحجيم على سطح الألياف. علاوة على ذلك، فإن تعديل خصائص اللزوجة والتدفق لمادة المصفوفة يضمن تشريبًا أفضل لحزمة الألياف، مما يقلل من الفراغات والعيوب عند السطح البيني، والتي تُعد مصدرًا شائعًا للضعف.
يمكن تحسين عملية التصنيع نفسها لتحسين الترابط بين الواجهات. تقنيات مثلالتسريب الفراغيأوصب نقل الراتنج (RTM)يمكن ضمان ترطيب أكثر تجانسًا واكتمالًاألياف زجاجيةبفضل المصفوفة، يتم التخلص من أي جيوب هوائية قد تُضعف الرابطة. بالإضافة إلى ذلك، فإن تطبيق ضغط خارجي أو استخدام دورات حرارة مُتحكم بها أثناء المعالجة يُعزز التصاقًا أقوى بين الألياف والمصفوفة، مما يُعزز الترابط المتقاطع ويزيد من قوة السطح البيني.
يُعد تحسين قوة الترابط السطحي لمركبات الألياف الزجاجية مجالًا بحثيًا بالغ الأهمية، وله تطبيقات عملية هامة. وبينما يُعد استخدام عوامل التحجيم وعمليات الطلاء المختلفة حجر الزاوية في هذا الجهد، هناك العديد من السبل الأخرى قيد الاستكشاف لتحسين الأداء بشكل أكبر.
وقت النشر: 4 سبتمبر 2025
