Причины высокой прочности волокон следующие:

а) При вытяжке волокон молекулы вещества ориентируются преимущественно вдоль оси. При этом на единицу поперечного сечения волокна приходится большее количество единичных химических связей и разрывная нагрузка увеличивается. Особенно этот эффект заметен у полимеров. Например, предел прочности образца из «блочного» неориентированного капрона составляет порядка 50-70 МПа, а у капронового волокна диаметром 10 мкм соответственно 500-700 МПа, то есть увеличивается на порядок.

б) Масштабный фактор (лит. 2, стр. 131): чем меньше напрягаемый объем, тем меньше вероятность появления в нем опасного дефекта. Следовательно, чем тоньше образец (в пределе - волокно), тем выше его разрушающее напряжение. Например, предел прочности листового минерального оконного стекла около 20 МПа, а прочность стекловолокна диаметром 10 мкм из этого же стекла 2000 МПа, то есть на два порядка выше.

Таким образом, прочность волокна зависит от двух факторов:

1) от технологии изготовления
	в = f (технология, размер
2) от диаметра волокна

Свойства волокон приведены в таблице 2.

Композиционные материалы(главным образом, на полиэпоксидной и полиимидной матрицах)

По прочности и жесткости не уступает конструкционным сталям, а благодаря своей небольшой плотности, по удельным характеристикам намного превосходят металлы (табл. 1). Из композиционных материалов можно изготовлять панели крыла, элементы лопасти ротора вертолета, обечайки, лопасти вентилятора и лопатки компрессора реактивных двигателей, корпус и детали РДТТ и др. Реальные обшивки из композиционного материала имеют две системы армирующих волокон, ориентированных в двух взаимно перпендикулярных направлениях в плоскости листа, и обладают плоской ортогональной анизотропией (ортотропные платины) (рис. 1).

Однонаправленные материалы в поперечном направлении имеют низкую прочность и модуль упругости, соответствующие свойствам связующего.

Поэтому волокна необходимо располагать вдоль траектории действующих в конструкции сил (в соответствии с законами сопротивления материалов)или применять перекрестное расположение армирующих волокон.

Сравнительные свойства конструкционных материалов. Т а б л и ц а 1.

МАТЕРИАЛЫ	ПЛОТНОСТЬ , КГ/М^3	ПРЕДЕЛ ПРОЧНОСТИ ПРИ РАСТЯЖЕНИИ в, МПа	УДЕЛЬНАЯ ПРОЧНОСТЬ К, (МНхМ)/КГ	УДАРНАЯ ВЯЗКОСТЬ КС, кДж/м^2	МОДУЛЬ УПРУГОСТИ E, ГПа	Tраб.мах C
ПОЛИЭТИЛЕН	950	15-30	1,5-3,0	не ломается	2-3	60
ВИНИПЛАСТ	1400	35-65	2,5-4,0	до 120	3-4	80
ОРГАНИЧЕСКОЕ СТЕКЛО	1200	70-120	5,0-10,0	13-15	3-4	100
КАРБОЛИТЫ	1400	25	1,4-3,5	2-5	3,0	100
ВОЛОКНИТЫ	1400	80-100	5,0-7,0	2-10	5,0	100
ТЕКСТОЛИТ	1400	100	7,0	20-60	5,0	100
ГЕТИНАКС	1400	до 300	15-35	10-15	5,0	100
СТЕКЛОТЕКСТОЛИТ	1800	300-600	До 50	60-500	15-35	150-450
СТЕКЛОВОЛОКНИТ ОДНОНАПРАВЛЕННЫЙ	2200	2100	До 80	200-900	До 70	до 300
БОРОПЛАСТ ОДНОНАПРАВЛЕННЫЙ	2000	1000-1300	До 60	1000	до 300	до 300
УГЛЕПЛАСТ ОДНОНАПРАВЛЕННЫЙ	1500	До 1400	До 100	До 1000	до 150	до 300
ОРГАНОПЛАСТ ОДНОНАПРАВЛЕННЫЙ	1400	1400-2200	До 150	До 1000	до 90	до 300
КЕРАМИКА ОКСИДНАЯ	3500	100-250	14-20	1,5-2,5	150-400	1000-1500
АЛЮМИНИЕВЫЕ СПЛАВЫ	2850	400-500	15-26	20-60	70	100-300
ТИТАНОВЫЕ СПЛАВЫ	4500	700-1200	6-22	230-700	115	500
ЛЕГИРОВАННЫЕ СТАЛИ	7850	450-1750	До 2,5	400	210	750