КОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ

Полезная модель относится к области материаловедения в частности к композиционным материалам, состоящим из двух и более компонентов, один из которых, обладающий непрерывностью по всему объему, является матрицей, второй компонент - прерывный, разделенный в объеме композиции, является упрочняющим или армирующим.
Для обозначения второго компонента также используют термин - «наполнитель» (Мэттьюз, Ролингс. Мир материалов и технологий. Композиционные материалы. Механика и технология. Изд. Техносфера, Москва, 2004, с.19)
Известен композиционный материал, в котором упрочняющим компонентом являются волокна. Объемная доля их в матрице может достигать 75% (В.Г.Микульский и др. Строительные материалы, издательство Ассоциации строительных вузов, Москва, 2000, с.60).
Тонкие высокопрочные волокна воспринимают основные напряжения при внешнем воздействии и обеспечивают жесткость и прочность композиционного материала.
Недостатком обычных композиционных материалов с волокнистым наполнителем является ограничение степени наполнения, т.е. объемной доли волокон, что ограничивает повышение прочности к жесткости композиционного материала.
Наиболее близким прототипным, является композиционный материал, в котором в качестве наполнителя использован набор волокон двух или более чем двух размеров диаметров и количеств волокон различной толщины, которые обеспечивают наиболее плотную упаковку волокон, т.е. наиболее
высокую объемную долю волокон в композиционном материале (Патент на полезную модель №63348, опубл. 27.05.2007., Бюлл. №5).
Недостатком данного технического решения является также ограничение в повышении объемной доли волокнистого наполнителя в композиционном материале, так как круглые в сечении волокна соприкасаются друг с другом по ограниченной площади (лишь по линии). Это ограничивает возможность повышения объемной доли наполнителя и, следовательно, возможность повышения прочности и жесткости композиционного материала.
Задачей полезной модели является повышение объемной доли волокнистого наполнителя в композиционном материале.
Поставленная задача реализуется применением в качестве наполнителя волокон одинаковой толщины с конфигурацией в сечении в виде одного из перечисленных вариантов - квадрата, прямоугольника, равностороннего треугольника, правильного шестиугольника, ромба, параллелограмма.
Композиционный материал в разрезе схематично показан на фиг 1-4.
На фиг 1. - композиционный материал с волокнистым наполнителем квадратным в сечении, на фиг.2 - композиционный материл с волокнистым наполнителем в сечении в виде прямоугольника, на фиг.3 композиционный материал с волокнистым наполнителем с сечением в виде правильного треугольника, на фиг.4 - композиционный материал с волокнистым наполнителем с сечением в виде правильного шестиугольника.
Композиционные материалы с волокнистым наполнителем с сечениями в виде ромба и параллелограмма на рис. не показаны.
Композиционный материал состоит из матрицы 1, в качестве которой могут быль использованы полимеры, металлы керамика, 2 - наполнитель различной конфигурации.
Применение в качестве наполнителя волокон одинаковой толщины с сечением в виде правильной геометрической фигуры обеспечивает контакт между волокнами по плоской поверхности и позволяет снизить объемное содержание материала матрицы, который располагается в композиционном материале в виде прослойки между плоскими поверхностями волокон. А толщина прослойки материала матрицы составляет у полимерных матриц доли микрона, у минеральных вяжущих материалов - 20-25 микрон. (В.Г.Микульский и др. Строительные материалы, издательство Ассоциации строительных вузов, Москва, 2000, с.66).
Волокна с сечением в виде геометрической фигуры (квадрата, прямоугольника и т.д.) изготавливают продавливанием вязкого расплава через фильеры с отверстиями соответствующей конфигурации.
Такие волокна изготовляют и используют в текстильной промышленности.
Использование полезной модели в производстве композиционных материалов позволит увеличить содержание волокнистого наполнителя в них, и следовательно, повысит прочность и жесткость композиционных материалов.