Tìm hiểu về sự tách lớp trong vật liệu composite: Nguyên nhân, phương pháp phát hiện và hậu quả

Sự tách lớp là hiện tượng xảy ra khi các lớp vật liệu, chẳng hạn như sợi hoặc tấm, bắt đầu tách ra khỏi nhau. Điều này có thể xảy ra do nhiều lý do khác nhau như liên kết kém giữa các lớp, ứng suất hoặc sức căng quá mức hoặc sự hiện diện của các khuyết tật hoặc tạp chất trong vật liệu. Sự tách lớp có thể làm giảm đáng kể độ bền và độ cứng của vật liệu composite, và trong những trường hợp nghiêm trọng, nó có thể gây ra sự hư hỏng hoàn toàn của cấu trúc.

Sự tách lớp có thể xảy ra ở nhiều loại vật liệu tổng hợp khác nhau, bao gồm polyme gia cố bằng sợi (FRP), cacbon polyme gia cố bằng sợi (CFRP) và polyme gia cố bằng sợi thủy tinh (GFRP). Đây là một vấn đề phổ biến trong nhiều ứng dụng, chẳng hạn như hàng không vũ trụ, ô tô và kỹ thuật dân dụng, trong đó vật liệu composite được sử dụng để tạo ra các cấu trúc nhẹ và hiệu suất cao.

Có một số phương pháp để phát hiện sự phân tách trong vật liệu tổng hợp, bao gồm:

1. Kiểm tra bằng mắt: Phương pháp này bao gồm việc kiểm tra bằng mắt vật liệu composite để tìm các dấu hiệu phân tách, chẳng hạn như vết nứt, nếp nhăn hoặc khoảng trống giữa các lớp.
2. Kiểm tra siêu âm: Phương pháp này sử dụng sóng âm thanh tần số cao để phát hiện sự phân tách bằng cách đo sự thay đổi tính chất âm thanh của vật liệu.
3. Chụp X quang: Phương pháp này sử dụng tia X để tạo ra hình ảnh cấu trúc bên trong của vật liệu composite và phát hiện sự phân tách.
4. Hình ảnh nhiệt độ: Phương pháp này sử dụng camera nhiệt để phát hiện sự phân tách bằng cách đo sự chênh lệch nhiệt độ giữa các lớp.
5. Kiểm tra tác động: Phương pháp này bao gồm việc đập vật liệu composite bằng một lực có kiểm soát để phát hiện sự phân tách bằng cách đo năng lượng hấp thụ và biến dạng gây ra.
6. Kiểm tra phát xạ âm thanh: Phương pháp này liên quan đến việc đo các tín hiệu âm thanh tần số cao do vật liệu composite tạo ra trong quá trình biến dạng hoặc va đập, tín hiệu này có thể cho thấy sự phân tách.
7. Kiểm tra độ rung: Phương pháp này liên quan đến việc đưa vật liệu composite chịu tải trọng rung để phát hiện sự phân tách bằng cách đo những thay đổi về tần số cộng hưởng và đặc tính giảm chấn của vật liệu.
8. Kính hiển vi điện tử quét (SEM): Phương pháp này bao gồm việc sử dụng kính hiển vi điện tử quét để kiểm tra bề mặt của vật liệu composite để tìm dấu hiệu phân tách, chẳng hạn như vết nứt, khoảng trống hoặc sự mất liên kết.
9. Chụp cắt lớp vi tính (micro-CT): Phương pháp này sử dụng phương pháp chụp cắt lớp vi tính bằng tia X để tạo ra hình ảnh chi tiết về cấu trúc bên trong của vật liệu composite và phát hiện các vết tách lớp.
10. Kiểm tra cộng hưởng âm thanh: Phương pháp này bao gồm việc đo tần số cộng hưởng âm thanh của vật liệu composite để phát hiện sự phân tách bằng cách so sánh tần số dự kiến với tần số thực tế đo được.