В статье представлены результаты комплексного исследования структуры сверхвысокомолекулярных полиэтиленовых волокон до и после воздействия потока низкоэнергетических ионов, генерируемого в условиях высокочастотного разряда при пониженном давлении. Особое внимание уделено геометрическим и топологическим параметрам, полученным с использованием рентгеновской компьютерной томографии. Установлено, что, несмотря на сохранение общего объёма волокон в заданной области, наблюдаются существенные изменения в показателях площади поверхности и её удельных значениях. Плазменная модификация способствовала повышению удельной поверхности волокон без значительного влияния на их физические параметры, такие как плотность и линейная плотность. Гравиметрический анализ выявил перераспределение массы по длине филаментов, обусловленное структурной перестройкой поверхности и локальной прививкой функциональных групп. Эти изменения интерпретируются как факторы, повышающие адгезионный потенциал волокон при использовании в качестве армирующего наполнителя в композиционных материалах. Наблюдаемое увеличение удельной поверхности при сохранении объёма и массы волокна указывает на формирование рельефной, активированной поверхности, способствующей более эффективному межфазному взаимодействию с полимерной матрицей. Это, в свою очередь, открывает возможности повышения адгезионной прочности армирующего компонента в композиционных материалах без риска нарушения механических характеристик самого волокна. Выявленные тенденции открывают перспективы для создания высокопрочных и износостойких полимерных композитов медицинского и технического назначения. Практическая значимость результатов заключается в возможности управляемой модификации поверхности волокон без нарушения их объёмной целостности, что особенно важно при проектировании сложных армированных структур. Работа демонстрирует потенциал плазменной обработки как перспективного инструмента в инженерии волокнистых армирующих компонентов.
Настоящая статья посвящена комплексному исследованию влияния плазменной модификации армирующих волокон на основе аморфной двуокиси кремния, подвергнутых воздействию потока низкоэнергетических ионов, на термомеханические характеристики композиционных материалов с полиамидной и эпоксидной матрицами. В рамках экспериментальной части проведена оценка изменений предела прочности, модуля упругости, ударной вязкости, а также термостойкости композитов, полученных с различным содержанием волокнистого наполнителя. Установлено, что такая обработка способствует существенному улучшению межфазного взаимодействия между матрицей и армирующей фазой, о чём свидетельствует трансформация характера разрушения композиционного материала от преимущественно адгезионного к когезионно-адгезионному типу. Методами термомеханического анализа и дифференциальной сканирующей калориметрии зафиксировано значительное повышение критических температур и термостойкости композитов. Показано, что наибольший эффект достигается при оптимальном процентном содержании армирующих волокон, равном 20 %. Полученные данные подтверждают высокую эффективность потока низкоэнергетических ионов как инструмента направленной поверхностной модификации армирующих компонентов без нарушения их объемной целостности. Факт изменения механизма разрушения с преимущественно адгезионного на когезионно-адгезионный можно расценивать как визуальное подтверждение эффективности ионной обработки в контексте улучшения прочностных характеристик. Такое поведение особенно ценно для материалов, предназначенных для эксплуатации в условиях ударных или циклических нагрузок, где стабильность межфазного взаимодействия определяет долговечность и надёжность всего изделия. Практическая значимость результатов заключается в возможности использования таких композитов в изделиях конструкционного, медицинского и инженерного назначения, где критичны параметры прочности, термостойкости и надёжности.
В работе представлены результаты исследования воздействия потока низкоэнергетических ионов, формируемых в условиях индукционного и емкостного высокочастотных разрядов пониженного давления, на волокна и ткани из аморфной двуокиси кремния. Установлено, что ионная модификация влияет на микрорельеф, удельную поверхность и структуру волокон при сохранении их объёмных свойств. Определены оптимальные режимы обработки и показано, что индукционная плазма эффективна для волокон, а емкостная - для тканей. Отмечено улучшение условий межфазного взаимодействия с полимерной матрицей, что открывает перспективы применения обработанных потоком низкоэнергетических ионов компонентов в составе композиционных материалов. Показано, что модификация посредством воздействия потоком низкоэнергетических ионов позволяет не только направленно корректировать поверхностные свойства аморфной двуокиси кремния в виде волокон, но и оказывает влияние на конечные характеристики композиционного материала в целом. Увеличение площади взаимодействия и изменение микрорельефа способствуют более эффективному распределению напряжений в зоне сопряжения, снижая риск расслоений и улучшая долговечность композиционных материалов. Эти особенности позволяют рассматривать обработку потоком низкоэнергетических ионов, генерируемых из плазмы высокочастотного разряда пониженного давления как перспективный инструмент тонкой настройки межфазных параметров при проектировании современных композиционных систем. Полученные результаты подтверждают перспективность применения обработки потоком низкоэнергетических ионов армирующих наполнителей в составе композиционных материалов, требующих высокой адгезионной прочности и стабильности межфазного взаимодействия.