The adhesion between matrix and inclusions (fibers and particulates) in a composite material is one of principal factors characterizing the mechanical and physical behavior of the modern composite materials. All theoretical models describing these substances neglect to consider the influence of the boundary layer developed between phases during the preparation of the composite. In this paper two versions of a theoretical model were introduced for the evaluation of this mesophase layer. It had been shown that this thin layer influences considerably the physical properties of the composite.It was assumed that the physical properties of the mesophase "unfold" from those of the hard-core fillers to those of the softer matrix. Thus, a multilayer model was assumed, improving the classical two-layered model introduced by Hashin and Rosen for the representative volume element of the composite. Based on thermodynamic phenomena appearing at the glass transition temperatures of the composite and concerning the positions and the sizes of the heat-capacity jumps there, as well as on the experimental values of the longitudinal elastic modulus of the composite, the extent of the mesophase and the mechanical properties of the composite may be accurately evaluated. These versions of model are based on a previous one concerning a multilayer model, which is then considerably improved, in order to take into consideration, in a realistic manner, the physical phenomena developed in fiber-reinforced composites.
Η πρόσφυση μεταξύ της μήτρας και των εγκλεισμάτων (ινωδών ή σφαιρικών) σε σύνθετο υλικό αποτελεί ένα από τους κυριότερους παράγοντες που χαρακτηρίζουν τη μηχανική και φυσική συμπεριφορά των σύγχρονων αυτών υλικών, που χρησιμοποιούνται ευρύτατα στις κατασκευές. Όλα τα θεωρητικά πρότυπα, που εισήχθηκαν μέχρι σήμερα για την περιγραφή των νέων αυτών υλικών, παραλείπουν να λάβουν υπόψη τους την επίδραση του επιφανειακού στρώματος, το οποίο αναπτύσσεται μεταξύ των φάσεων κατά την κατασκευή των σύνθετων υλικών. Πράγματι, όλα τα πρότυπα αυτά θεωρούν τις διαχωριστικές επιφάνειες των φάσεων ως τέλειες μαθηματικές επιφάνειες. Έχει αποδειχθεί ότι το πάχος του επιφανειακού αυτού στρώματος συνδέεται στενώς με την ενέργεια προσφύσεως του πολυμερούς της μήτρας, με την ελεύθερη επιφανειακή ενέργεια των στερεών εγκλεισμάτων, καθώς επίσης και με την ευκαμψία της δομής του. Η ύπαρξη του επιφανειακού αυτού στρώματος, το οποίο συνιστά τη λεγόμενη διάστρωση και το οποίο αναπτύσσεται μεταξύ των δύο φάσεων διφασικού σύνθετου υλικού, λαμβάνεται υπόψη στην εργασία αυτή, για την διαμόρφωση δύο παραλλαγών καταλλήλων προτύπων, τα οποία περιγράφουν τη θερμομηχανική συμπεριφορά ινωδών συνθέτων υλικών. Το στρώμα αυτό θεωρείται ότι αναπτύσσεται ολοκληρωτικά στην πλευρά της πολυμερούς μήτρας, ενώ το σκληρό έγκλεισμα παραμένει ουδέτερο. Στα δύο πρότυπα που περιγράφονται στην εργασία αυτή η διάστρωση αυτή θεωρείται ως ανεξάρτητη ψευδοφάση με μεταβλητές ιδιότητες, οι οποίες συμβιβάζονται, τόσο με το έγκλεισμα από τη μία πλευρά τους, όσο και με τη μήτρα από την άλλη. Τα πρότυπα αυτά στηρίζονται επί των αυτών βασικών ιδεών, όπως το πρότυπο Hashin-Rosen. H αποτίμηση των χαρακτηριστικών ιδιοτήτων της διάστρωσης επιτυγχάνεται με εισαγωγή βελτιώσεων στο νόμο των μιγμάτων μεταξύ φάσεων. Με τη μέτρηση των μεταβατικών θερμοκρασιών από την υαλώδη στην κομμιώδη κατάσταση του πολυμερούς, καθώς επίσης και των απότομων μεταβολών της ειδικής θερμότητος τόσο της μήτρας όσο και των σύνθετων υλικών στην περιοχή αυτή, επιτυγχάνεται ο καθορισμός των αναγκαίων μεγεθών για τον προσδιορισμό όλων των στοιχείων των προτύπων.
