Reusable scrap

Good fiber wetting

Rapid processing

Formable into complex shapes

Unlimited shelf life without refrigration

Liquid-resin manufacturing feasible

High delamination resistance

Resistance to creep

Disdvantages

Lower resistance to solvets

Long processing time

Requires high temperature (300-400⁰) and pressure processing

Long cure

Can be prone to creep

Restricted storage life
(require refrigeration)

خصوصیات ماتریس‎ها بطور قابل ملاحظه‎ای متاثر از نرخ کرنش و دمای محیط پیرامونی است که این امر از دمای انتقال شیشه  که شاخص بالاترین دمای کاری است ناشی می‎شود.
کیفیت تغییر فرم مواد پلیمری، بسته به پارامترهای دخیل، می‏تواند شکل‏های متعددی را اختیار کند. در شکل ۲-۳ نمودار دو ماده پلیمری نمونه، تحت تست کشش تک‏جهته نشان داده‏شده‏است.
شکل ۲-۳- نمودار تنش-کرنش دو ماده پلیمری تحت کشش تنش یک جهته ]۵۵[
نحوه تغییرات بدین‏صورت است که بعد از طی ناحیه الاستیک R₁ ماده تسلیم شده و necking رخ می‏دهد. در ناحیه R₂ و با توسعه necking، کرنش افزایش یافته درحالیکه تنش ثابت باقی می‏ماند. سپس در ناحیه R3 کارسختی^[۴۲] اتفاق می‏افتد تا اینکه نهایتا به شکست بیانجامد.
البته همانگونه که ذکر شد، نحوه پاسخ‏دهی همه مواد پلیمری به بارگذاری‏های یکسان، مشابه نیست و بعنوان مثال، همه آنها لزوما پروسه necking را پشت سر نمی‏گذارند. چنانکه در شکل دیده می‏شود نوع دیگری از پاسخ‏دهی وجود دارد که در آن، تنش هیچگاه روند کاهشی طی نمی‏کند و قطعه پیش از آن‏که به تسلیم برسد می‏شکند.
درخصوص اینکه چه پارامترهایی در کیفیت پاسخ مکانیکی پلیمرها موثرند، عوامل متعددی را می‏توان ذکر کرد. اولین آن‏ها نسبت دمای محیط آزمایشگاهی است که تست در آن انجام می‏شود به دمای انتقال شیشه‏ای (Tg) آن ماده^[۴۳]. دمای انتقال شیشه‏ای یکی از شاخصه‏های مهم متمایزکننده پلیمرها از یکدیگر است. بطوری‏که تحت شرایط دمایی یکسان تست، پلیمرهای با دمای انتقال بالاتر رفتاری شکننده تر از خود نشان می‏دهند در حالی‏که آنها که دمای Tg پایین‏تری دارند نرم ‏ترند. به بیان دیگر و در شکل ۲-۴، مواد پلیمری در دماهای خیلی پایین‏تر از دمای انتقال‏شان پیش از وقوع تسلیم می‏شکنند (منحنی A)، اما با افزایش دما بعد از رسیدن تنش به یک مقدار ماکزیمم و تسلیم شدن ماده تنش کاهش می یابد تا به نقطه شکست برسد (منحنی B). اگر دمای تست نزدیک به دمای Tg باشد بعد از وقوع تسلیم، ضمن ثابت ماندن تنش، کرنش روند افزایشی خود را حفظ می‏کند و کارسختی اتفاق می‏افتد تا اینکه نهایتا می‏شکند(منحنی C). هنگامی که دمای تست بالاتر از Tg باشد ماده تسلیم نمی‏شود، کرنش نسبت به تنش افزایش شدیدی می‏یابد که سطح نسبتا تختی را در نمودار بوجود می‏آورد و نهایتا با افزایش توامان تنش و کرنش، ماده می‏شکند (منحنی D).
‏
شکل ۲-۴- تاثیر دمای انجام تست بر نمودار تنش-کرنش یک ماده پلیمری ]۵۵[
عامل بعدی تاثیرگذار بر رفتار مکانیکی پلیمرها، نرخ کرنش است. بسیاری از نتایج آزمایشگاهی موید این گزاره‏اند که نرخ کرنش تاثیر بسزایی در چگونگی تغییر فرم پلیمرها دارد. با افزایش نرخ کرنش، مدول و تنش تسلیم ماده پلیمری افزایش یافته در حالیکه کرنش نهایی کاهش می‏یابد. و شکننده‎تر و ترد‎تر رفتار می‏کند. ضمنا تست‏های تحت نرخ کرنش بالا ممکن است به افزایش دمای قطعه بیانجامد که این امر نیز همانگونه که پیشتر ذکر شد، به‏نوبه خود می‏تواند در نمودار تنش-کرنش تغییر ایجاد کند.
‏‏
شکل ۲-۵- تاثیر نرخ کرنش بر نمودار تنش-کرنش یک ماده پلیمری]۵۵[
از بین همه موادی که بعنوان ماتریس کامپوزیت‏ها استفاده می‏شوند، پلی استرها از نظر هزینه‏ای ارزان، در استفاده و کاربرد آسان و از لحاظ خصوصیات مکانیکی قابل قبول اند و غالبا با فایبرهای شیشه استفاده می‏شوند. هنگامی‏که استحکام و یا مقاومت شیمیایی بالاتر مورد نیاز باشد، رزین‏های اپوکسی که از دسته ماتریس‏های ترموست‎اند استفاده می‏شوند. رزین‏های اپوکسی که انحصاراً با فایبرهای کربن، برن و کولار مورد استفاده قرار می‏گیرند، هرچند که بخاطر دمای Tg بالا استحکام زیادی نیز دارند اما شکنندگی‎شان باعث می‏شود تا در کاربردهای تحت ضربه نتوان از آنها بهره جست. لذا تحقیقات متعددی جهت افزودن پلیمرهای ترموپلاستیک به رزین اپوکسی‏های ترموست، در راستای تقویت شکل‏پذیری و به تبع آن افزایش کرنش شکست‏شان انجام پذیرفته‏است. این رزین‏های بهبود یافته را اپوکسی‏های سخت‏شده^[۴۴] می‏نامند.
از بین رزین‏های ترموپلاستیک، می‏توان به پلی اتر اتر کتون^[۴۵] اشاره کرد که بسیار مورد توجه و علاقه است. ترموپلاستیک‏ها امکان ساخت کامپوزیت از روش قالب‏ریزی را نیز فراهم می‏کنند که این شرایط برای ترموست‏ها برقرار نیست]۵۵[.

۲-۱-۲- کامپوزیت‎های دارای ذره‎های ریز
این کامپوزیت‎ها ترکیبی از ذرات ریز یک یا چند ماده اند که در ماتریس پیوسته‎ای از ماده دیگر معلق‎اند. هم ذرات و هم ماتریس می‎توانند فلزی یا غیر‎فلزی باشند به‎گونه‎ای که چهار حالت ذرات غیرفلزی در ماتریس فلزی، ذرات فلزی در ماتریس فلزی، ذرات غیرفلزی در ماتریس غیرفلزی و ذرات فلزی در ماتریس غیرفلزی را ممکن می‎سازند]۸[. این ذرات می‎توانند در شکل، سایز و جهت‎گیری‎های متفاوت باشند]۱۷[.
۲-۱-۳- کامپوزیتهای چندلایه
کامپوزیت‎های چندلایه یا ورقه‎ای از لایه‎های مختلف که در کنار هم قرار گرفته‎اند تشکیل شده است. بای‎متال^[۴۶] ها که متشکل از دو نوار بهم متصل فلزی‎اند و غالبا ضریب انبساط حرارتی متفاوت از همدیگر دارند، فلزات روکش‎کاری^[۴۷] که با پوشاندن یک فلز بر روی یک فلز دیگر خواص مورد نظر آن‎دو را تقویت می‎کنند، چندلایه شیشه^[۴۸] که مدل توسعه یافته فلزات پوششی و روکشی است با این تفاوت که شیشه و یک ماده دیگر نظیر پلاستیک همدیگر را می‎پوشانند و هرکدام یکی از خواص دیگری را تقویت می‎کند و نهایتا چندلایه پلاستیک پایه^[۴۹] و چندلایه کامپوزیتی فایبری پایه پلیمری^[۵۰] از نمونه‎ های این کامپوزیت‎ها هستند.
شکل ۲-۶- نمونه‎ای از کامپوزیت‎های چندلایه‎ی فلزی در ترموستات ]۸[
۲-۲- کامپوزیت‎های چندلایه‎ای فایبری پایه پلیمری
سازه‎های کامپوزیتی چندلایه را از مقیاس‎های مختلفی می‎توان به نظاره نشست. مقیاس میکرومکانیک که به بررسی اندرکنش اجزای تشکیل‎دهنده در مقیاس میکروسکوپیک می‎پردازد و از مدل‎های ریاضی برای توصیف رفتار اجزا بهره می‎برد، مقیاس ماکروسکوپیک که به لامینا بعنوان یک کل واحد نگاه می‎کند و خصوصیات متوسط اجزا را به آن اعمال و پاسخ آن را بررسی می‎کند و نهایتا مقیاس سازه‎ای که به آنالیز رفتار کل سازه می‎پردازد.
شکل ۲-۷- مقیاس‎های مختلف آنالیز در چندلایه‎های کامپوزیتی ]۱۰[