Vezelmatrixovergang

Vezelmatrixovergang, in het Engels vaak fiber–matrix transition zone, is het gebied rondom een versterkingsvezel in een vezelversterkte matrixcomposiet waarin de eigenschappen geleidelijk overgaan van die van de vezel naar die van de matrix. Het wordt ook wel de interfaciale overgangszone (ITZ) genoemd. Deze zone is cruciaal voor de overdracht van krachten tussen vezel en matrix en beïnvloedt de stijfheid, treksterkte en taaiheid van het materiaal.

Kenmerken en belang: de ITZ kan kenmerken vertonen zoals lagere dichtheid, hogere porositeit en residuen van oppervlaktebehandeling rondom de vezel, waardoor lokale mechanische eigenschappen kunnen afwijken van die in de bulk. De breedte van de ITZ ligt meestal in het nanometer- tot micrometerbereik, afhankelijk van het type vezel (glas, koolstof, keramisch), het matrixmateriaal (polymeer, keramisch), oppervlaktebehandeling en verwerkingstemperaturen, en van de mismatch in thermische uitzetting tussen vezel en matrix. Een goed afgestemde ITZ bevordert de belastingsoverdracht en kan taaiheid toevoegen via gecontroleerde debonding en krimpveranderingen; een te zwakke ITZ leidt tot vroege debonding en vezeluitpull-out, wat de prestatie onder belasting kan verminderen.

Beheer en onderzoek: het karakter van de ITZ wordt bestudeerd met technieken zoals nano-indenter, atomic force microscopy (AFM), scanning electron microscopy met energy-dispersive X-ray spectroscopy (SEM-EDS) en micro-CT. Ontwerpers proberen de ITZ te beheersen door oppervlaktebehandeling van vezels (sizings/compatibilatoren) en door verwerkingscondities en curing te optimaliseren. In modelleercontext kan de ITZ als aparte fase of als graduele eigenschap in het materiaal worden opgenomen.