Drewno i masy plastyczne

Drewno i masy plastyczne, choć w różnym stopniu, mają wspólną wadę pełzanie, a przy długotrwałych obciążeniach stopniowo deformują się. Zbrojone tworzywa sztuczne są prawie 2,5 razy bardziej wytrzymałe od stali miękkiej, a pod względem wytrzymałości właściwej 2 razy przewyższają nawet stal o dużej wytrzymałości; pod względem twardości ustępują jednak stali (6 razy) i drewnu (2 razy). A przecież moduł Younga w ostatecznym obrachunku określa podstawowe właściwości mechaniczne materiałów konstrukcyjnych (program uprawnienia budowlane na komputer).

Prace, przeprowadzone w latach pięćdziesiątych pod kierunkiem A. Burowa w Laboratorium Struktur Anizotropowych Akademii Nauk ZSRR, miały za zadanie uzyskanie bardzo wytrzymałego anizotropowego materiału konstruk- cyjnego zbrojonego włóknem szklanym. Badania, oparte na wykorzystaniu anizotropii sprężystych właściwości i dużej wytrzymałości cienkich włókien, a także na opracowanej przez akademika A. Joffe teorii wpływu stanu powierzchni materiałów na ich wytrzymałość, pozwoliły uzyskać materiał wyróżniający się największą (spośród znanych wówczas materiałów) właściwą wytrzymałością na rozciąganie (program uprawnienia budowlane na ANDROID). Porównawcze charakterystyki materiału anizotropowego zbrojonego włóknem szklanym oraz innych materiałów konstrukcyjnych. W materiale tym ze zbrojeniem orientowanym w kierunku sił wewnętrznych udało się ponad 1,5 raza zwiększyć w porównaniu ze zwykłymi podłużnie zbrojonymi laminatami szklanymi wskaźnik absolutnej i właściwej sztywności przy takim samym, jak u analogicznego elementu, wskaźniku wytrzymałości na rozciąganie (uprawnienia budowlane).

Wysokimi wskaźnikami właściwej wytrzymałości i sztywności odznaczają się również niektóre inne odmiany zbrojonych tworzyw sztucznych, stosowanych w szczególności za granicą w przemyśle lotniczym i w badaniach kosmicznych. Znane są np. tworzywa sztuczne zbrojone włóknami syntetycznymi, azbestowymi, bazaltowymi, grafitowymi i innymi. W celu przygotowania anizotropowego zbrojonego włóknem szklanym materiału stosowano niezbyt cienkie włókna szklane, uzyskane ze szkła niealkalicznego. Wiadomo, że wytrzymałość elementarnego włókna szklanego wzrasta ze zmniejszeniem jego średnicy (program egzamin ustny).

Autorzy doświadczenia tłumaczyli to warunkami łącznej deformacji włókien szklanych i spoiwa oraz tym, że zastosowanie wybranych przez nich żywic nie zapewniło całkowitego wykorzystania wytrzymałości bardzo cienkich włókien. W materiale anizotropowym zbrojonym włóknem szklanym nie udało się uzyskać wydłużenia włókien szklanych przy rozciąganiu powyżej 2%i, choć poza materiałem osiągało ono 5% (opinie o programie).

Wytrzymałość włókien szklanych średnicy 2,5 mikrometra, uzyskanych przez Griffithsa, wynosiła zaraz po wyciąganiu ponad 6000 MPa, a po pewnym czasie spadła do 3500 MPa (obliczona przez Griffithsa wytrzymałość najcieńszych nitek powinna być równa 1,1 • 10⁴ MPa). G. Morly’emu udało się uzyskać włókna kwarcowe o wytrzymałości ponad 1,4 • 10⁴ MPa. Jednak moduł Younga dla kwarcu jest stosunkowo niewysoki - 7 • 10⁴ MPa (segregator aktów prawnych).

Wysoka wytrzymałość może być osiągnięta nie tylko we włóknach szklanych. Umiemy w bardzo szerokich granicach zmieniać wytrzymałość i lepkość materiałów, ale ich właściwości sprężyste zależą prawie wyłącznie od chemicznego charakteru ciała stałego. Zwiększyć wartość modułu sprężystości można tylko wziąwszy inny materiał a takich materiałów w przyrodzie jest, na szczęście, niemało (dla porównania przytoczono również wskaźniki drewna, szkła i żelaza). Linowych i innych konstrukcji pracujących na rozciąganie oraz opracowanie nowych materiałów zbrojonych z wykorzystaniem supercienkich włókien i materiałów warstwowych zwiększyło udział wykorzystanej wytrzymałości związków chemicznych (promocja 3 w 1). Obecnie opracowanie i wytwarzanie materiałów z bardzo trwałymi związkami chemicznymi, jak również wyrobów i konstrukcji, maksymalnie uwzględniających tę właściwość, nabiera ważnego praktycznego znaczenia.