Composites are widely used in the air and land transport systems, although they have a significant disadvantage that is a considerable anisotropy of physical and mechanical characteristics and low strength especially under bending, in complex deformed state and under the dynamic alternating loads. The application of the electrophysical and, more specifically, microwave modification of the structure of the products made of such materials allows improving significantly the strength properties. Due to the thermal effects accompanying the influence of the microwave electromagnetic field, to optimize the technological modes of modification, it is important to study thermal characteristics of complex materials with heterogeneous structure for predicting possible effects of microwave exposure. The authors carried out the study of heat kinetics, coefficients of thermal conductivity and thermal diffusivity of the samples made of glass- and carbon fiber materials, carbon fiber reinforced material with a quasi-isotropic structure, additive materials – ABS plastic and Zp130 powder-based composite material impregnated with the Z-BondTM90 cyanoacrylate. The heating process of samples of carbon fiber-based ABS plastics with the additional topological composite structure has been studied. The significant (up to eight times) difference in thermal parameters of the additive ABS plastics and composite materials has been determined. At the same time, molded glass- and carbon fiber materials have thermal conductivity 4-6 times lower than the Zp130 powder-based composites. The cured composites with the quasi-isotropic structure have the values of thermal conductivity and thermal diffusivity coefficients an order of magnitude and higher, what is apparently caused by the much higher structure density. All these facts confirm the necessity to carry out the selection of the components according to both the strength improvement criterion and the thermal parameters correlation when developing the structures of reinforced products made of additive materials with the topological structure and the technologies of their modification.
Композиционные материалы широко используются в воздушных и наземных транспортных системах, хотя и имеют существенный недостаток, заключающийся в значительной анизотропии физико-механических характеристик и малой прочности, особенно при изгибе, сложном деформированном состоянии и в условиях динамических знакопеременных нагрузок. Применение электрофизического и, в частности, СВЧ модифицирования структуры изделий из таких материалов позволяет существенно повысить прочностные характеристики. В связи с сопровождающими воздействие СВЧ электромагнитного поля термическими эффектами для оптимизации технологических режимов модифицирования важно изучить теплофизические характеристики материалов сложного состава и неоднородной структуры для прогнозирования возможных последствий СВЧ воздействия. Авторами выполнены исследования кинетики нагрева, коэффициентов температуро- и теплопроводности образцов, изготовленных из стекло- и углепластика, армированного углеволокном материала с квазиизотропной структурой, аддитивных материалов – пластика ABS и композита на основе порошка Zp130, пропитанного цианокрилатом Z-BondTM90. Изучен нагрев образцов из пластика ABS с дополнительной топологической композитной структурой на основе углеродного волокна. Установлено существенное (до 8 раз) различие теплофизических параметров аддитивных пластиков ABS и композиционных материалов. В то же время прессованные стекло- и углепластики имеют в 4–6 раз меньшую температуропроводность, чем композит из порошка Zp130. Отвержденные композиты с квазиизотропной структурой имеют на порядок и более высокие значения коэффициентов температуро- и теплопроводности, что, по-видимому, связано со значительно большей плотностью структуры. Изложенное подтверждает необходимость при разработке конструкций армированных изделий из аддитивных материалов с топологической структурой и технологий их модифицирования осуществлять подбор компонентов не только по критерию повышения прочности, но и корреляции теплофизических параметров.