電子顯微鏡檢測玻璃纖維聚合物基復合材料夾雜物
缺陷的影響
玻璃纖維根本上是單體、線彈性的脆性材料，其高強度依賴于
沒有瑕疵和缺陷。這些缺陷以亞微觀的夾雜和裂紋形式出現。通常
可用電子掃描顯微鏡看到這些夾雜物，但是卻很難發現足以使強度
顯著降低的“裂紋”，因為其尺寸是納米級的。然而，當查看斷裂
表面時，缺陷的原點的確是明顯可見的，因為擴展始于呈平坦(鏡)
表面的缺陷區，并在擴展加速時由這個區域轉換成鋸齒形的表面。
由于與其他纖維摩擦，市場供應的玻璃纖維特別容易形成缺陷
，導致其強度比實驗室條件下試驗的原纖維低20％。
拉伸強度大概主要取決于表面層內的組成、結構及內應力，而
所有這些均與內部的結構有明顯的差異，這部分是由高冷卻速率所
致。雖然這表面層只有納米級的厚度，但對于大于2GPa的高強度纖
維，卻與制約其強度的缺陷尺寸相當。通常，表面缺陷對降低強度
的影響與具有雙倍長度的內部缺陷相似。
潮濕環境會降低玻璃纖維在持續載荷下的強度，因為缺陷表面
吸收的水分降低了表面能，促進其擴展到臨界的尺寸。玻璃纖維的
這種現象叫做靜疲勞。
當把玻璃纖維用于聚合物基復合材料中時，其強度要進一步下
降約50％。然而，這種下降并非明顯可見的。本來，纖維束的基距
長度是纖維束的長度，然而，由于載荷由基體傳來，對于復合材料
這種基距長度只有1哪的量級，這取決于纖維的直徑和纖維／基體
的黏結強度。如果復合材料暴露在潮濕環境下，其強度可能會進一
步降低，因為從聚合物中浸出的組分可能使纖維表面形成酸性的或
堿性的狀態。
