ในวัสดุคอมโพสิต ประสิทธิภาพของใยแก้วซึ่งเป็นส่วนประกอบเสริมแรงที่สำคัญนั้นขึ้นอยู่กับความสามารถในการยึดเกาะระหว่างเส้นใยกับเนื้อวัสดุเป็นอย่างมาก ความแข็งแรงของการยึดเกาะนี้เป็นตัวกำหนดความสามารถในการถ่ายโอนแรงเมื่อใยแก้วรับน้ำหนัก รวมถึงความเสถียรของใยแก้วเมื่อมีความแข็งแรงสูง โดยทั่วไปแล้ว การยึดเกาะระหว่างใยแก้วกับเนื้อวัสดุนั้นอ่อนแอมาก ซึ่งจำกัดการใช้งานของใยแก้วในวัสดุคอมโพสิตประสิทธิภาพสูง ดังนั้น การใช้กระบวนการเคลือบสารปรับขนาดเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพโครงสร้างของส่วนต่อประสานและเสริมความแข็งแรงของการยึดเกาะจึงเป็นวิธีการสำคัญในการปรับปรุงประสิทธิภาพของวัสดุคอมโพสิตใยแก้ว
สารปรับขนาดจะสร้างชั้นโมเลกุลบนพื้นผิวของไฟเบอร์กลาสซึ่งสามารถลดแรงตึงผิวระหว่างพื้นผิวได้อย่างมีประสิทธิภาพ ทำให้พื้นผิวไฟเบอร์กลาสมีความชอบน้ำหรือชอบน้ำมันมากขึ้น เพื่อเพิ่มความเข้ากันได้กับเมทริกซ์ ตัวอย่างเช่น การใช้สารเคลือบผิวที่มีหมู่ฟังก์ชันทางเคมีสามารถสร้างพันธะเคมีกับพื้นผิวไฟเบอร์กลาส ซึ่งช่วยเพิ่มความแข็งแรงของพันธะระหว่างพื้นผิวให้ดียิ่งขึ้น
งานวิจัยแสดงให้เห็นว่าสารเคลือบผิวระดับนาโนสามารถเคลือบผิวใยแก้วได้อย่างสม่ำเสมอยิ่งขึ้น และเสริมสร้างการยึดเกาะทางกลและทางเคมีระหว่างเส้นใยกับเมทริกซ์ ซึ่งส่งผลให้คุณสมบัติทางกลของเส้นใยดีขึ้นอย่างมีประสิทธิภาพ ในขณะเดียวกัน สูตรของสารเคลือบผิวที่เหมาะสมยังสามารถปรับพลังงานพื้นผิวของเส้นใยและเปลี่ยนแปลงความสามารถในการเปียกของใยแก้ว ส่งผลให้เกิดการยึดเกาะระหว่างเส้นใยกับวัสดุเมทริกซ์ที่แตกต่างกันอย่างแข็งแรง
กระบวนการเคลือบที่แตกต่างกันยังมีผลอย่างมากต่อการปรับปรุงความแข็งแรงของพันธะระหว่างพื้นผิว ตัวอย่างเช่น การเคลือบด้วยพลาสมาสามารถใช้ก๊าซไอออนไนซ์ในการบำบัดพื้นผิวได้ใยแก้วการปรับสภาพพื้นผิว โดยการกำจัดสารอินทรีย์และสิ่งสกปรก เพิ่มกิจกรรมบนพื้นผิว และด้วยเหตุนี้จึงช่วยปรับปรุงการยึดเกาะของสารปรับขนาดกับพื้นผิวเส้นใย
วัสดุเมทริกซ์เองก็มีบทบาทสำคัญอย่างยิ่งในการยึดเกาะระหว่างพื้นผิว การพัฒนาสูตรเมทริกซ์ใหม่ที่มีความสัมพันธ์ทางเคมีที่แข็งแกร่งกว่ากับเส้นใยแก้วที่ผ่านการบำบัดแล้ว สามารถนำไปสู่การปรับปรุงที่สำคัญได้ ตัวอย่างเช่น เมทริกซ์ที่มีความเข้มข้นของกลุ่มปฏิกิริยาสูง สามารถสร้างพันธะโควาเลนต์ที่แข็งแรงกว่ากับสารเคลือบผิวบนพื้นผิวเส้นใยได้ นอกจากนี้ การปรับเปลี่ยนความหนืดและคุณสมบัติการไหลของวัสดุเมทริกซ์สามารถช่วยให้การแทรกซึมของกลุ่มเส้นใยดีขึ้น ลดช่องว่างและข้อบกพร่องที่บริเวณรอยต่อ ซึ่งเป็นแหล่งที่มาของความอ่อนแอโดยทั่วไป
กระบวนการผลิตเองสามารถปรับให้เหมาะสมเพื่อปรับปรุงการยึดเกาะระหว่างพื้นผิวได้ เทคนิคต่างๆ เช่นการให้ยาทางหลอดเลือดดำแบบสุญญากาศหรือการขึ้นรูปด้วยการถ่ายโอนเรซิน (RTM)สามารถช่วยให้การเปียกน้ำมีความสม่ำเสมอและทั่วถึงยิ่งขึ้นเส้นใยแก้วโดยใช้เมทริกซ์เพื่อกำจัดช่องว่างอากาศที่อาจทำให้การยึดเกาะอ่อนลง นอกจากนี้ การใช้แรงดันภายนอกหรือการใช้รอบอุณหภูมิที่ควบคุมได้ในระหว่างการอบแห้งสามารถส่งเสริมการสัมผัสที่แนบสนิทมากขึ้นระหว่างเส้นใยและเมทริกซ์ ส่งผลให้เกิดการเชื่อมโยงข้ามที่สูงขึ้นและส่วนต่อประสานที่แข็งแรงขึ้น
การปรับปรุงความแข็งแรงของการยึดเกาะระหว่างพื้นผิวของวัสดุคอมโพสิตใยแก้วเป็นหัวข้อวิจัยที่สำคัญและมีประโยชน์ในทางปฏิบัติอย่างมาก แม้ว่าการใช้สารปรับขนาดและกระบวนการเคลือบต่างๆ จะเป็นรากฐานสำคัญของความพยายามนี้ แต่ก็ยังมีแนวทางอื่นๆ อีกหลายอย่างที่กำลังได้รับการสำรวจเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพให้ดียิ่งขึ้น
วันที่โพสต์: 4 กันยายน 2025
