Adhezní síly v kompozitech

Podobné dokumenty
Adhezní síly. Technická univerzita v Liberci Kompozitní materiály, 5. MI Doc. Ing. Karel Daďourek 2008

Adhezní síly v kompozitních materiálech

Kompozitní materiály. přehled

Nespojitá vlákna. Nanokompozity

Pevnost kompozitů obecné zatížení

Nespojitá vlákna. Technická univerzita v Liberci kompozitní materiály 5. MI Doc. Ing. Karel Daďourek 2008

Obr. 9.1 Kontakt pohyblivé části s povrchem. Tomuto meznímu stavu za klidu odpovídá maximální síla, která se nezývá adhezní síla,. , = (9.

ÚVOD DO MODELOVÁNÍ V MECHANICE

Křehké materiály. Technická univerzita v Liberci Nekovové materiály, 5. MI Doc. Ing. Karel Daďourek, 2008

LOGO. Struktura a vlastnosti kapalin

Požadavky na technické materiály

Technologie I. Pájení

ČSN EN ISO 472 ČSN EN ISO

Chemie povrchů verze 2013

Okruhy otázek ke zkoušce

VLIV ZPŮSOBŮ OHŘEVU NA TEPLOTNÍ DEGRADACI TENKÝCH OTĚRUVZDORNÝCH PVD VRSTEV ZJIŠŤOVANÝCH POMOCÍ VYBRANÝCH METOD

Lepení materiálů. RNDr. Libor Mrňa, Ph.D.

Mechanické vlastnosti technických materiálů a jejich měření. Metody charakterizace nanomateriálů 1

3.2 Základy pevnosti materiálu. Ing. Pavel Bělov

Fázové rozhraní - plocha,na které se vlastnosti systému mění skokem ; fáze o určité tloušťce

Kapitola 3.6 Charakterizace keramiky a skla POVRCHOVÉ VLASTNOSTI. Jaroslav Krucký, PMB 22

Kritéria porušení laminy

Nauka o materiálu. Přednáška č.2 Poruchy krystalické mřížky

JČU-ZF, KATEDRA KRAJINNÉHO MANAGEMENTU STAVEBNÍ MATERIÁLY A KONSTRUKCE (STMK)

Vlastnosti a zkoušení materiálů. Přednáška č.4 Úvod do pružnosti a pevnosti

NAUKA O MATERIÁLU I. Přednáška č. 03: Vlastnosti materiálu II (vlastnosti mechanické a technologické, odolnost proti opotřebení)

Prvky betonových konstrukcí BL01 3. přednáška

Pevnost v tahu vláknový kompozit

Návrh žebrové desky vystavené účinku požáru (řešený příklad)

Vlastnosti kapalin. Povrchová vrstva kapaliny

Pevnost v tahu vláknový kompozit. Technická univerzita v Liberci Kompozitní materiály, 5. MI Doc. Ing. Karel Daďourek 2008

Experimentální zjišťování charakteristik kompozitových materiálů a dílů

Voigtův model kompozitu

2 Jevy na rozhraní Kapilární tlak Kapilární jevy Objemová roztažnost kapalin 7

Prvky betonových konstrukcí BL01 3. přednáška

18MTY 1. Ing. Jaroslav Valach, Ph.D.

Vlastnosti a zkoušení materiálů. Přednáška č.3 Pevnost krystalických materiálů

SPOJE STROJE STR A ZAŘÍZENÍ OJE ČÁSTI A MECHANISMY STROJŮ STR

Téma 2 Napětí a přetvoření

Měření povrchového napětí kapalin a kontaktních úhlů

EXPERIMENTÁLNÍ STUDIUM CHOVÁNÍ MAZACÍCH FILMŮ KONTAMINOVANÝCH VODOU

OCELOVÉ A DŘEVĚNÉ PRVKY A KONSTRUKCE Část: Dřevěné konstrukce

Střední průmyslová škola strojírenská a Jazyková škola s právem státní jazykové zkoušky, Kolín IV, Heverova 191

Příloha č. 1. Pevnostní výpočty

1 Použité značky a symboly

5. Stavy hmoty Kapaliny a kapalné krystaly

2. Molekulová stavba pevných látek

Kap. 3 Makromechanika kompozitních materiálů

Navrhování betonových konstrukcí na účinky požáru. Ing. Jaroslav Langer, PhD Prof. Ing. Jaroslav Procházka, CSc.

Struktura a vlastnosti kapalin

2.2 Snížení energie systému záměnou fázových rozhraní Rovnováha na rozhraní tří fází

Nauka o materiálu. Přednáška č.14 Kompozity

DRUHY A UTVÁŘENÍ TŘÍSEK

Transportní jevy v plynech Reálné plyny Fázové přechody Kapaliny

TA Sanace tunelů - technologie, materiály a metodické postupy Zesilování Optimalizace

Nauka o materiálu. Přednáška č.3 Pevnost krystalických materiálů

SYNPO, akciová společnost Oddělení hodnocení a zkoušení S. K. Neumanna 1316, Pardubice Zelené Předměstí

Měření povrchového napětí

Zkoušení kompozitních materiálů

Základem molekulové fyziky je kinetická teorie látek. Vychází ze tří pouček:

Elektrická vodivost - testové otázky:

Mechanika kontinua. Mechanika elastických těles Mechanika kapalin

Zkoušení kompozitních materiálů

Tepelná technika. Teorie tepelného zpracování Doc. Ing. Karel Daďourek, CSc Technická univerzita v Liberci 2007

Pružnost a pevnost (132PRPE) Písemná část závěrečné zkoušky vzorové otázky a příklady. Část 1 - Test

ZKOUŠKY MECHANICKÝCH. Mechanické zkoušky statické a dynamické

Střední průmyslová škola strojírenská a Jazyková škola s právem státní jazykové zkoušky, Kolín IV, Heverova 191

5. Únava Zatížení při únavě, Wöhlerův přístup a lomová mechanika, únosnost, vliv vrubů, kumulace poškození, přístup podle Eurokódu.

Interakce mezi kapalinou a vlákenným materiálem

SPOJE NOSNÝCH KONSTRUKCÍ ZE SKLA

Přetváření a porušování materiálů

KAPALINY. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Termika - 2. ročník

III/2-1 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT

Pevnostní vlastnosti

Vliv křížení vrstev na mechanické vlastnosti kompozitních systémů. Bc. Lukáš Bodlák

4. Kolmou tlakovou sílu působící v kapalině na libovolně orientovanou plochu S vyjádříme jako

Ocelobetonové konstrukce

ZÁKLADNÍ PŘÍPADY NAMÁHÁNÍ

Ing. Jan BRANDA PRUŽNOST A PEVNOST

Mezi krystalické látky nepatří: a) asfalt b) křemík c) pryskyřice d) polvinylchlorid

Zesilování dřevěného prvku uhlíkovou lamelou při dolním líci. Zde budou normové hodnoty vypsány do tabulky!!!

Poškození strojních součástí

Novinky v ocelových a dřevěných konstrukcích se zaměřením na styčníky. vrámci prezentace výstupů Evropského projektu INFASO + STYČNÍKY KULATIN

Únosnost kompozitních konstrukcí

LEPENÉ SPOJE. 1, Podstata lepícího procesu

Průvodce výběrem a návod k použití fixů a inkoustů

Nejpoužívanější podmínky plasticity

Keramika. Technická univerzita v Liberci Nekovové materiály, 5. MI Doc. Ing. K. Daďourek 2008

PMC - kompozity s plastovou matricí

Experimentální výzkum vlivu zesílení konstrukce valené klenby lepenou uhlíkovou výztuží

Nelineární problémy a MKP

KONSTITUČNÍ VZTAHY. 1. Tahová zkouška

7 Lineární elasticita

Dovolené napětí, bezpečnost Zhotoveno ve školním roce: 2011/2012 Jméno zhotovitele: Ing. Iva Procházková

Fyzikální učebna vybavená audiovizuální technikou, interaktivní tabule, fyzikální pomůcky

ÚVOD DO MODELOVÁNÍ V MECHANICE

Zkoušky vlastností technických materiálů

NAUKA O MATERIÁLU I. Zkoušky mechanické. Přednáška č. 04: Zkoušení materiálových vlastností I

Kapaliny Molekulové vdw síly, vodíkové můstky

ENÁ ŽELEZOBETONOVÁ DESKA S OTVOREM VE SLOUPOVÉM PRUHU

Transkript:

Adhezní síly v kompozitech Nanokompozity Pro 5. ročník nanomateriály Fakulta mechatroniky Katedra materiálu Strojní fakulty Technická univerzita v Liberci Doc. Ing. Karel Daďourek, 2010

Vazby na rozhraní Mezi fázemi v kompozitu jsou rozhraní mezifázové povrchy. Možné vazby na rozhraní : Mechanická vazba Fyzikální vazba Chemická vazba

Vlastně mechanické zaklínění záleží na složitosti povrchu Mechanická vazba Žluté části matrice drží částici na jejím místě konvexní obálka jako bychom částici obklopili gumou Měřítko mechanického zaklínění - velikost povrchu částice dělená velikostí povrchu konvexní obálky Proto nemají být částice a vlákna zcela hladká

Fyzikální vazba - Působí na vzdálenosti 0,3 až 0,5 nm Její teoretická pevnost je 0,7 až 7 GPa Úzce souvisí se smáčivostí obou materiálů Dá se vyjádřit povrchovým napětím nebo povrchovou energií Je-li možná vzájemná difuze, vytváří se silněji vázaná difuzní mezivrstva bor v oceli U difuzního spojení je nebezpečí, že se malé částice disperze zcela rozpustí - zmizí

Chemická vazba Vzniká tehdy, jestliže matrice a disperze spolu mohou chemicky reagovat Vytváří se mezivrstva chemické sloučeniny s chemickou vazbou Možnost, že celá disperze zreaguje - disperze tím ale nezmizí, ale bude jiná Chemické vazby působí na vzdálenost 0,1 až 0,3 nm Jejich teoretická pevnost je 7 až 70 GPa

Příčiny špatné soudržnosti Jak je patrné, vazební síly na rozhraní jsou dostatečně velké, pokud nejsou narušené : Nedostatečné smáčení povrchy nejsou v účinné vzdálenosti, nebo jen část Nedostatečně čistý povrch mastnota, oxidy Pnutí na rozhraní důsledek různé tepelné roztažnosti a fázových přeměn Hlavní roli hraje vzájemná smáčivost

Smáčivost základní pojmy Povrchové napětí síla, potřebná ke zvětšení obvodu povrchu o jednotku. γ [N/m] - vektor Povrchová energie energie, potřebná ke zvětšení plochy povrchu o jednotku. E [J/m 2 ] - skalár Obě veličiny jsou si číselně rovny (ale ne typ) Základní rovnováha pro smáčení povrchu : G okolní plyn, S pevná látka, L smáčející kapalina

Schema smáčení v kompozitu S je povrch disperze L je kapalná matrice G je okolní plynné prostředí Silová rovnováha: γ GS = γ LS + γ GL * cos θ

Smáčivé povrchy Povrch je smáčen pro γ GS > γ LS, pak při růstu rozhraní LS na úkor GS klesá povrchová energie. To je tedy pro θ < π/2 Kapalina vytváří tvar podle obrázku θ = 0.. Dokonalá smáčivost, rozliv po povrchu, souvislá vrstvička θ = π/2. Mezní případ, polokoule

Nesmáčivé povrchy Povrch není smáčen pro γ GS < γ LS, tedy θ > π/2 Kapalina vytváří tvar podle obrázku, dělá jednotlivé kapičky θ = π.. Dokonalá nesmáčivost, úplná kapka na povrchu, dotek v jednom bodu θ = π/2. Mezní případ, polokoule

Vliv drsnosti povrchu Faktor drsnosti D = skutečný povrch / ideální povrch, vždy D > 1 Platí cos φ drsne = D * cos φ idealni Smáčivé. cos φ > 0, klesající, φ drsne < φ idealni - drsnost zlepšuje adhezi Nesmáčivé. cos φ < 0, rostoucí, φ drsne > φ idealni - drsnost zhoršuje adhezi Příklad aplikace - pokyny pro lepení : smáčivá lepidla - plochu spoje zdrsnit nesmáčivá lepidla - plochu spoje vyhladit

Určování smáčivosti Je možné experimentálně měřit úhel smáčení Pro každou pevnou látku je možné určit kritické povrchové napětí γ krit takové, že Kapaliny s γ GL < γ krit smáčejí její povrch Kapaliny s γ GL > γ krit nesmáčejí její povrch Povrchové úpravy ke zvětšení smáčivosti zvětšují γ krit apretace, lubrikátory Běžné u skelných a uhlíkových vláken

Tabulky povrchových napětí Povrchové napětí kapalin : kapalina ether líh benzen olej glycerin voda rtuť γ (mn/m) 15 20 30 33 64 73 480 Kritické povrchové napětí pevných látek Pevná látka plast organ. sklo kov keramika γ krit (mn/m) 20-30 500-5000 80-100400 -2000 100-1000 Uhlík 100 Příklad - plasty jako taveniny dobře smáčejí, jako pevné látky jsou ale smáčeny velmi špatně (jednotky mn/m... milinewtony na metr)

Způsoby měření adhezních (mechanických) napětí Je nutné rozeznávat tečné a normálové adhezní napětí, obě napětí jsou na sobě nezávislá Možnost výpočtu ze smáčivosti obtížné, je nutné mít mnoho předpokladů Měření na masivních vzorcích Měření adheze vrstvy na podložce Měření adheze technologické metody Měření přímo na kompozitech

Měření adheze - masivní vzorky Tahový test normálové adhezní napětí Smykový test tečné adhezní napětí Ohybový test tečné adhezní napětí delaminace, spoj musí být v neutrální rovině. Ohyb tlustých, krátkých vzorků

Měření adheze vrstva na podložce Scratch test odtržení vrstvy Rockwellovým hrotem, měřítkem je síla k odtržení Mřížkový (vrypový) test dvakrát 10 vrypů kolmo na sebe, měřítkem je procento vypadlých čtverečků po odtržení izolepou Pouze porovnávací testy Komplexní hodnocení adhezních napětí

Měření adheze technologické metody Odlupovací zkouška velmi častá pro ohebné plastové vrstvy Často i pro tlusté vrstvy pružných laků Vytrhávací zkouška - jedna ze základních zkoušek pro vláknový kompozit V vytržená vlákna P přetržená vlákna Uprostřed kritická délka vlákna l k

Měření adheze přímo na kompozitu Příčný test určuje normálové adhezní napětí Podélný test s výřezy určuje tečné adhezní napětí Složité namáhání složitý výpočet napětí, proto jen přibližné

Měření adheze posouzení dobré adheze kompozitu Pozorování konců vláken při tahovém zatížení kompozitu Sledování porušení při přestřižení kompozitu

Adheze a posouzení lomu