当前课程知识点:复合材料设计与成型 > 2 手糊成型工艺 > 2.3 树脂对纤维的润湿(下) > 2.3.1 视频单元
接触角判据的杨氏方程
假设固体表面是光滑的光洁表面
而没有考虑实际固体表面的粗糙度
如果考虑粗糙度
需要对杨氏方程进行修正
这就是我们要一起学习的第二个判据
Wenzel方程
Wenzel方程,实质上是揭示了粗糙表面
和光洁表面接触角与粗糙度之间的联系
由此便可以根据接触角判据来判断粗糙表面的润湿性
值得注意的是
粗糙度是粗糙表面实际面积与投影面积之比
比值大于1
这会影响判据的细则
1. 当接触角小于90°
粗糙度越大,越容易润湿
2. 等于90°
表面变得疏液,难润湿
3. 大于90°,刚好相反
粗糙度越大,接触角越大,越难润湿
4. 因此
对于粗糙表面,要考虑粗糙度对润湿性的影响
而实际固体的表面,通常都是粗糙表面
这正是Wenzel方程的价值所在
接下来,我们一起来学习
第三大判据
Zisman准则
Zisman准则的判定参数是临界表面张力
临界表面张力指的是
固体上接触角恰好为零的液体的表面张力
按定义
我们可以根据杨氏方程
通过求极限的方法,来求解临界表面张力
这种方法的缺点是
真空状态下固体的表面张力和表面压的确定
非常困难
1.有没有更简单的方法
有
Zisman实验法
这种方法只要对接触角余弦值与液体表面张力作图
线性拟合
拟合直线与cos𝜃=1交点的横坐标
就是该固体的临界表面张力
如果是非同系物
取最低线与𝑐𝑜𝑠𝜃=1交点的横坐标
2. 确定了临界表面张力
接下来就可以根据Zisman准则来判定润湿性
1.根据Zisman准则
如果固体临界表面张力γC大于液体表面张力γLV
能够润湿
反之
则不能润湿
2.由此还可以推知
某种固体(比如纤维)的临界表面张力越高
能润湿它的液体就越多
越低
能润湿的就越少
3.这就是Zisman准则
只要知道临界表面张力,我们就可以方便地判断润湿性
1.这两个表
列出了常见固体材料的临界表面张力
下面我们一起来讨论几个问题
第一个
相同的树脂基体材料
制备复合材料时
碳纤维和玻璃纤维两种增强材料
哪一种更容易润湿
工艺性更好
看表
碳的临界表面张力56
玻璃的73
临界表面张力越大
越容易润湿
所以玻璃纤维比碳纤维 更容易润湿
工艺性更好
能够润湿玻璃纤维的树脂也更多
2.第二个问题
制备复合材料时,选择什么材料作脱模剂,比较合适
脱模剂要起到脱模的作用
不能和制品粘在一起
临界表面张力要越低越好
这两个表中
什么材料的临界表面张力最低
显然
石蜡和聚四氟乙烯最低
分别是20和18
所以通用的脱模剂就是石蜡和聚四氟乙烯
3.第三个问题
纤维表面的清洁度是否影响其润湿性
纤维表面如果不清洁
相当于表面有一层吸附膜
会降低临界表面张力
不利于润湿
这就是为什么复合材料制备时,要保持纤维表面清洁
越清洁,越容易润湿
4.第四个问题
润湿性与工艺性有什么内在联系
很显然
润湿性越好
工艺性越好
因此
选择材料体系时
首先要考虑润湿性
这正是三大润湿判据的价值所在
1.综上可知
这一节,我们主要学习了树脂对纤维润湿的三大判据
接触角判据
Wenzel方程和Zisman准则
2.这里我们稍微拓展一下
根据前面的学习
我们知道
为了增大润湿性
要降低接触角
但如果反其道而行
增大接触角
润湿性降低
当接触角增大到一定程度的时候
可以得到仿生超疏水材料
例如
仿荷叶表面的超疏水材料
仿水黾足部的超疏水材料
这是本校彭超义老师
发表在
材料顶级期刊
Nature materials上
有关超疏水复合材料的文章
影响因子39左右
-1.1 课程简介及复合材料定义
--1.1.2 作业
--1.1.3讨论
-1.2 复合材料的命名与分类
--1.2.2 作业
-1.3 复合材料的特点
--1.3.2 作业
-1.4 复合材料的应用
--1.4.2 作业
--1 引言 课件
-2.1 颗粒增强原理
--2.1.2 作业
-2.2 短纤维增强原理
--2.2.2 作业
-2.3 界面效应
--2.3.2 作业
-2.4 复合材料界面
--2.4.2 作业
-2.5 复合材料界面表征与分析
--2.5.2 作业
-3.1 增强材料概述
--3.1.2 作业
-3.2 玻璃纤维概述、生产工艺、成分与结构
--3.2.2 作业
-3.3 玻璃纤维的性能、制品与规格
--3.3.2 作业
-3.4 碳纤维概述
--3.4.2 作业
-3.5 碳纤维的制备工艺
--3.5.2 作业
-3.6 碳纤维的结构、性能、制品与规格
--3.6.2 作业
-3.7 芳纶纤维
--3.7.2 作业
-4.1 聚合物概述
--4.1.2 作业
-4.2 聚酯概述、化学结构、合成与交联
--4.2.2 作业
-4.3 聚酯的性能与应用
--4.3.2 作业
-4.4 环氧树脂概述、化学结构、合成与表征
--4.4.2 作业
-4.5 环氧树脂的交联、性能与应用
--4.5.2 作业
-4.6 酚醛树脂及其他热固性树脂
--4.6.2 作业
-4.7 热塑性树脂及聚合物基复合材料的应用
--4.7.2 作业
-5.1 陶瓷及陶瓷基复合材料概述
--5.1.2 作业
-5.2 陶瓷基复合材料成型工艺
--5.2.2 作业
-5.3 陶瓷基复合材料的界面及强韧化
--5.3.2 作业
-5.4 碳碳复合材料及陶瓷基复合材料的应用
--5.4.2 作业
-6.1 金属基体
--6.1.2 作业
-6.2 金属基复合材料成型工艺
--6.2.2 作业
-6.3 金属基复合材料的界面
--6.3.2 作业
-6.4 金属基复合材料的性能与应用
--6.4.2 作业
-1.2 作业
-2.1 应力与应变
--2.1.2 作业
-2.2 广义胡克定律
--2.2.2 作业
-2.3 工程常数、平面应力状态、应力应变转换
--2.3.2 作业
-3.1 单向板的正轴刚度、刚度柔度变换
--3.1.2 作业
-3.2 倍角变换、偏轴工程常数
--3.2.2 作业
-4.1 层合板的代号、面内刚度
--4.1.2 作业
-4.2 典型层合板的面内刚度
--4.2.2 作业
-4.3 层合板的弯曲刚度
--4.3.2 作业
-4.4 单向层合板、对称层合板及夹芯结构的弯曲刚度
--4.4.2 作业
-5.1 最大应力与最大应变准则
--5.1.2 作业
-5.2 蔡-希尔、蔡-吴强度准则
--5.2.2 作业
-5.3 层合板的强度分析
--5.3.2 作业
-5.4 层合板的极限强度
--5.4.2 作业
-6.1 细观力学引言、平均性质
--6.1.2 作业
-6.2 单向板的工程常数
--6.2.2 作业
-6.3 单向板的强度
--6.3.2 作业
-6.4 热膨胀与湿溶胀系数
--6.4.2 作业
-6.5 层合板的残余应力
--6.5.2 作业
-7.1 复合材料结构控制方程
--7.1.2 作业
-7.2 简单构型复合材料一维受力构件的力学分析
--7.2.2 作业
-8.1 复合材料层合梁
--8.1.2 作业
-8.2 复合材料板梁
--8.2.2 作业
-8.3 复合材料薄壁梁
--8.3.2 作业
-1.1 绪论
--1.1.2 作业
--1.1.3 讨论
-2.1 手糊基本原理
--2.1.2 作业
-2.2 树脂对纤维的润湿(上)
--2.2.2 作业
-2.3 树脂对纤维的润湿(下)
--2.3.2 作业
-2.4 手糊技术进展和典型应用
--2.4.2 作业
-3.1 RTM基本原理
--3.1.2 作业
-3.2 树脂渗流规律
--3.2.2 作业
-3.3 树脂流动模拟分析
--3.3.2 作业
-3.4 RTM技术发展和典型应用
--3.4.2 作业
-4.1 RFI基本原理
--4.1.2 作业
-4.2 RFI树脂膜体系
--4.2.2 作业
-4.3 树脂固化制度的确定和RFI典型应用
--4.3.2 作业
-5.1 VIMP基本原理
--5.1.2 作业
-5.2 树脂的粘度特性
--5.2.2 作业
-5.3 纤维预成型体的渗透特性和VIMP典型应用
--5.3.2 作业
-6.1 拉挤基本原理
--6.1.2 作业
-6.2 拉挤内脱模剂
--6.2.2 作业
-6.3 拉挤技术发展和典型应用
--6.3.2 作业
-7.1 缠绕基本原理
--7.1.2 作业
-7.2 缠绕线型规律
--7.2.2 作业
-7.3 缠绕工艺参数、技术发展和典型应用
--7.3.2 作业
-8.1 模压基本原理和模压料工艺性
--8.1.2 作业
-8.2 SMC片状模塑料
--8.2.2 作业
-8.3 模压关键工艺参数和典型应用
--8.3.2 作业
-9.1 概述
--9.1.2 作业
-9.2 PIP基本原理
--9.2.2 作业
-9.3 PIP关键步骤
--9.3.2 作业
-9.4 致密化和典型应用
--9.4.2 作业
-课程考试
