8.3. Адгезия композиционных материалов

Природа адгезии на поверхности раздела композиционных мате­риалов определяется тремя типами связей: химической, электрической, механической.

Между неполярными адгезивами и субстратами реализуются пре­имущественно Ван-дер-Ваальсово взаимодействие или водородные связи. При протекании на границе раздела фаз реакций образуются хими­ческие связи и наблюдается образование двойного электрического слоя. Изменение адгезии вследствие возникновения двойного электрического слоя в зоне контакта и образования донорно-акцепторной связи опреде­ляется для металлов и кристаллов состоянием внешних электронов ато­мов поверхностного слоя и дефектами кристаллической решетки, для полупроводников - поверхностными состояниями и наличием примес­ных атомов, а для диэлектриков - дипольным моментом функциональ­ных групп молекул на границе фаз.

Площадь контакта (и величина адгезии) твердых тел зависит от их упругости и пластичности. Усилить адгезию можно путем активации, т.е. изменением морфологии и энергетического состояния поверхности механической очисткой, очисткой с помощью растворов, вакуумированием, воздействием электромагнитного излучения, ионной бомбарди­ровкой, а также введением различных элементов. Например, значительная адгезия металлических пленок достигается методами электроосаждения, термического испарения, вакуумным и плазменным напылением и др.

Термодинамическая предпосылка адгезии состоит в снижении при сближении адгезива и субстрата на расстояния, сопоставимые с ра­диусом действия межмолекулярных сил. Молекулярно-кинетической предпосылкой адгезии является обеспечение достаточно высокой под­вижности молекул адгезивов и субстратов в граничных зонах. Для по­лимеров этот показатель увеличивается со снижением молекулярной массы, повышением гибкости макромолекул и температуры.