Материалы с
высокопрочным ориентированным наполнителем {армированные композиты) важнейший
и самый распространенней ныне вид композиционных конструкционных материалов, а
среди них лидируют стеклопластики. Привычно хрупкое стекло, вытянутое в тончайшую
нить, приобретает гибкость и необычайную прочность. Пакет слоев стеклоткани или
стеклонити, пропитанный синтетической смолой, образует очень легкий
высокопрочный материал.
Зачастую
конструкция воспринимает сложные нагрузки, действие которых может меняться
независимо от расположения волокон. Для создания стеклопластиков равнопрочных в
различных направлениях их армируют несколькими слоями волокон с разной
ориентацией. Более того, по-разному укладывая нити при намотке наполнителя,
можно менять механические свойства материала. Кстати, стеклопластики часто
изготавливают не в виде, скажем, листовых заготовок, а сразу в виде законченной
конструкции. Например, стальной корпус цистерны обычно сваривают из
предварительно согнутых листов. Стеклопластиковая же конструкция «собирается»
путем намотки стеклонити слой за слоем на оправку — разъемный цилиндр нужного
диаметра — с последующей пропиткой смолой. После затвердевания смолы оправку
вынимают, и корпус готов.
Правда, у
стеклопластиков есть серьезный недостаток — малая жесткость. Их модуль
упругости значительно меньше, чем у стали. Деталь из такого композита хотя и
выдерживает определенную нагрузку, но порой недопустимо деформируется. Если,
скажем, изготовить из стеклопластика крыло самолета, оно будет легче алюминиевого,
не разрушится, но в полете под давлением воздушного напора так сильно
изогнется, что самолетом невозможно будет управлять.
К счастью,
эта ситуация не безвыходная. Армировать композит можно волокнами и из других
материалов: графита, карбида, кремния, бора. Угле- и боропластики выгодно
отличаются высокой жесткостью, в несколько раз превосходя сталь по прочности.