Phasengrenzfläche

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Phasengrenzfläche

Grenzen Volumenbereiche unterschiedlicher Struktur und/oder verschiedener Zusammensetzung (unterschiedliche Phasen) aneinander, so entstehen Phasengrenzflächen. Die Fläche zwischen den Phasen wird als Grenzfläche bezeichnet. Eine besondere Grenzfläche ist die Oberfläche fester Körper, die an die Luft grenzt (d. h. Phasengrenze fest/gasförmig).
Haben zwei Phasen nur ein wenig unterschiedliche Struktur, so kann die eine Struktur in die andere übergehen (bei kristallinen Strukturen entsteht eine Gitterverzerrung). Die Grenzfläche wird als kohärent bezeichnet. Sind die Unterschiede in den Strukturen größer, liegt eine teilkohärente Grenzfläche vor. Sind die aneinander grenzenden Phasen in ihrem Aufbau so unterschiedlich, dass keine Anpassung mehr erfolgen kann, dann ist die Grenzfläche inkohärent. Die Energie einer Grenzfläche nimmt vom kohärenten zum inkohärenten Zustand zu.

Bei faserverstärkten Kunststoffen kommt es zwischen Faser und Matrix in den Bereichen, wo sie aneinander grenzen (siehe auch: Faser-Matrix-Haftung), zur Ausbildung von Grenzflächen (engl.: Interface). Die Grenzflächen beinhalten die Wechselwirkungen zwischen Faser und Matrix und übertragen die Spannungen zwischen ihnen. Der Begriff der Grenzfläche impliziert eine zweidimensionale Betrachtungsweise der Wechselwirkungseffekte. Dem gegenüber spricht man von einer dreidimensionalen Betrachtungsweise, wenn man eine Grenzschicht (engl.: Interphase) mit endlicher Dicke einführt. Die Eigenschaften der Grenzschicht in einem Faser-Verbund-Kunststoff (siehe auch: Prüfung von Verbundwerkstoffen) unterscheiden sich von den Eigenschaften der Faser und der Matrix. Die Grenzschicht wiederum bildet kontinuierliche Übergänge sowohl zur Faser als auch der Matrix aus, so dass sich die physikalischen, chemischen und mechanischen Eigenschaften auch kontinuierlich (stetig) und nicht abrupt (unstetig) ändern. Die Ausbildung der Grenzschichten hängt von den Verarbeitungsbedingungen bei der Herstellung der Verbunde ab und ist auch von der jeweiligen Matrix (Thermoplaste, Duroplaste und Elastomere) abhängig.

Literaturhinweise

• Schatt, W.: (Hrsg.): Einführung in die Werkstoffwissenschaft. Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig (1975) 2. Auflage, S. 81 (siehe AMK-Büchersammlung unter L 3-1)
• Schatt, W., Worch, H. (Hrsg.): Werkstoffwissenschaft. Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Stuttgart (1996) (ISBN 3-342-006-75-7; siehe AMK-Büchersammlung unter L 3-2)