Rétegek közé helyezett fólia, mint határfelület módosító eljárás hatása nagy teljesítményű kompozit lemezek saját síkjára merőleges teherviselő képességére és károsodás tűrésére

Napjainkban egyre nagyobb az igény a nagy teljesítményű anyagok iránt, amik nagy szilárdságúak és szívósak, ugyanakkor kis sűrűségűek. A szénszál erősítésű kompozitok bizonyultak az egyik legjobbnak alacsony sűrűség mellett történő nagy szilárdság elérésére. Ezek a vezető opciók a járművek, sporteszközök és mérnöki szerkezetek anyagaként. A kompozit anyagok előállításának fő módja a nagy szilárdságú szálak szívós polimer mátrixba ágyazása. Ezen polimer kompozitok csúcskategóriájának számítanak az előimpregnált szálas (ún. prepreg) lemezek, amelyek az egyik legmagasabb elérhető száltartalommal rendelkeznek.

Az új technológiák kifejlesztése és az anyagok javítása sokak számára kihívást jelent, és folyamatos kutatást igényel. Bár a szénszál erősítésű kompozitok kiemelkedő szilárdsággal rendelkeznek, a szálak rideg viselkedése miatt a szívósság tekintetében korlátokkal rendelkeznek. Számos kutatás során vizsgálták, hogy, hogyan lehet a kompozit anyagokat szívósabbá tenni és növelni energiaelnyelő képességüket. A rétegelt kompozit anyagok hirtelen tönkremenetelének egyik fő oka a rétegelválás. Ebben az esetben a kompozit anyag nem tudja kihasználni a szénszálak teljes szilárdságát, és a tönkremenetel a gyengébb mátrixanyagban a rétegek között következik be.

Kutatásunkhoz összehasonlítási alapként kvázi-izotróp szénszál/epoxi prepreg laminátumokat készítettünk. Ezután készítettünk egy módosított változatot, ahol a két középső réteg közé poliamid-12 (PA12) fóliát helyeztünk. Ez a rétegek közé helyezett fólia szívós és nagyszerűen tapad a kompozit rétegek mátrix anyagához. Kutatócsoportunk korábban ígéretes eredményeket ért el PA 12 fóliákkal II módú törési szívósság növelése terén ezért azt várjuk, hogy síkra merőleges igénybevétel esetén is javulhatnak a tulajdonságok. További vizsgálatokat tervezünk üvegszál/epoxi anyagon és poli(tetrafluor-etilén) (PTFE) fólia módosítás alkalmazásával, hogy a rétegelválás helyét kontrollálni tudjuk.

Az előállított mintadarabokat többféle vizsgálatnak vetjük alá, hogy tanulmányozzuk a lemezek saját síkjukra merőleges teherviselő képességét és a károsodás tűrését. A tervezett vizsgálati módszerek közé tartozik a kvázi-statikus benyomódásvizsgálat a károsodás tűrés vizsgálatára, és a rövid támaszközű hajlítás a látszólagos rétegközi nyírószilárdság meghatározására.

szerző

• 
  Stocker Ádám
  Gépészmérnöki mesterképzési szak
  mesterképzés (MA/MSc)

konzulens

• 
  Dr. Czél Gergely
  Egyetemi docens, Polimertechnika Tanszék