彈性預(yù)應(yīng)力PMC（EPPMC）類(lèi)似于在該纖維預(yù)應(yīng)力混凝土被拉伸到基質(zhì)固化過(guò)程中保持的彈性應(yīng)變。在釋放施加的載荷，壓縮應(yīng)力固化基體中產(chǎn)生的，由殘留的纖維張力平衡。早EPPMC研究主要集中在層壓板。1，2與單向玻璃纖維EPPMCs隨后的研究已經(jīng)表明增加的拉伸強(qiáng)度和?25％和?50％的彈性模量分別為當(dāng)與非重讀同行相比。3另外，耐沖擊性，抗彎剛度，和強(qiáng)度被發(fā)現(xiàn)高達(dá)33％的增加。4,5這些改進(jìn)已經(jīng)解釋了由預(yù)應(yīng)力效應(yīng)阻礙或偏轉(zhuǎn)傳播裂紋，降低復(fù)合材料的菌株來(lái)自外部的拉伸或彎曲載荷。3-5不幸的是，由于纖維的張力必須基質(zhì)固化過(guò)程中施加，這限制纖維取向，長(zhǎng)度，和空間分布，并最終影響模具的幾何形狀。此外，殘余應(yīng)力可能會(huì)導(dǎo)致（聚合物）基質(zhì)經(jīng)過(guò)本地化的蠕變纖維基體界面區(qū)域，因此預(yù) ??應(yīng)力效應(yīng)可能惡化與時(shí)間。
我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，粘彈預(yù)應(yīng)力PMC（VPPMC）避免了這些缺點(diǎn)。這里，高強(qiáng)度聚合物纖維被拉伸隨著時(shí)間的推移，使它們經(jīng)受拉伸蠕變。蠕變載荷，然后釋放以前的纖維被模壓成一個(gè)矩陣。下列矩陣凝固，應(yīng)變纖維（在殘余張力）繼續(xù)嘗試粘彈性恢復(fù)，由此產(chǎn)生的基質(zhì)內(nèi)的壓應(yīng)力，類(lèi)似于EPPMC。與EPPMC處理相反，但是，不存在幾何約束，因?yàn)閂PPMC纖維拉伸和成型操作脫鉤。而且，預(yù)應(yīng)力從聚合纖維內(nèi)的粘彈性（時(shí)間依賴(lài)性）回收生成的。因此，通過(guò)本地化的基體蠕變惡化的任何潛在會(huì)從更長(zhǎng)遠(yuǎn)纖維回收機(jī)制，積極回應(yīng)所抵消。
我們最初的研究主要集中在確定VPPMC原則的可行性。我們選擇的尼龍6,6作為基線材料，因?yàn)樗且粋€(gè)普通的，低成本的，高強(qiáng)度聚合物纖維。優(yōu)化處理的程序（即，纖維退火和蠕變的條件）之后，我們?cè)诰埘?shù)脂嵌入預(yù)先拉伸的尼龍單絲的截面。6圖 1顯示了粘彈預(yù)應(yīng)力試樣設(shè)有下交叉偏振光的應(yīng)力模式，與此相反無(wú)應(yīng)力控制樣品。接下來(lái)，我們通過(guò)簡(jiǎn)支梁沖擊試驗(yàn)，這給能源斷裂過(guò)程中吸收了材料用量材料韌性的測(cè)量研究了尼龍纖維VPPMCs的可行性進(jìn)行評(píng)估。我們發(fā)現(xiàn)，VPPMC樣品能吸收多達(dá)50％的沖擊能量比其他相同的無(wú)應(yīng)力控制的同行。在沖擊條件下，壓縮應(yīng)力應(yīng)阻礙裂紋擴(kuò)展。另外，纖維基質(zhì)的剪切應(yīng)力（其創(chuàng)建矩陣壓縮）鼓勵(lì)剝離，越來(lái)越多的機(jī)會(huì)來(lái)吸收 ??沖擊能量。這種效果顯示在圖 2，它也已觀察到由其他研究者用EPPMCs。4
圖1。
尼龍6,6的單絲（直徑1.6mm）在150×30×2毫米聚酯樹(shù)脂在十字交叉偏振光樣品。測(cè)試樣品是我們的粘彈預(yù)應(yīng)力聚合物基體復(fù)合材料（VPPMC）。注意，從測(cè)試樣品中的粘彈性恢復(fù)應(yīng)力的模式，在與（無(wú)應(yīng)力）的對(duì)照樣品對(duì)比。圖像中的參考6首次出版。
圖2。
典型的外觀尼龍6,6纖維增強(qiáng)聚酯樹(shù)脂樣品（80×10×3:2毫米）簡(jiǎn)支梁沖擊試驗(yàn)后的。兩個(gè)樣本顯示鉸斷特性，但請(qǐng)注意纖維基質(zhì)剝離的測(cè)試（VPPMC）樣品較大的區(qū)域。
隨后的研究已經(jīng)顯著提高了我們的VPPMC性能知識(shí)。相對(duì)于無(wú)應(yīng)力（控制）同行，增加拉伸強(qiáng)度，模量和韌性都超過(guò)了15 ％ ， 30％， 40 ％ respectively.7抗彎剛度增加了50％ .8我們最近的工作表明，混纖尼龍/芳綸纖維復(fù)合材料的性能可以通過(guò)尼龍纖維預(yù)應(yīng)力來(lái)提高，預(yù)應(yīng)力高達(dá)33％，彎曲剛度提高40 ％， 0.9增加了吸收碰撞能量此外，我們現(xiàn)在已經(jīng)表現(xiàn)出該VPPMCs可以由高強(qiáng)度聚乙烯（UHMWPE）纖維來(lái)生產(chǎn)，以初步結(jié)果顯示有20-40 ％的撓曲stiffness.10預(yù)應(yīng)力引起的增加
一個(gè)根本的問(wèn)題是如何長(zhǎng)的粘彈性預(yù)應(yīng)力即止。我們用時(shí)間 - 溫度疊加原理來(lái)證明粘彈活動(dòng)最多（至少） 100年在20 ° C（見(jiàn)圖3 ）。11然而，當(dāng)使用威布爾型model12分析，它參考分子行為，在圖3中的曲線表示活動(dòng)延伸超過(guò)這個(gè)時(shí)間表。從年齡VPPMC樣品的簡(jiǎn)支梁沖擊試驗(yàn)的后續(xù)工作沒(méi)有表現(xiàn)出惡化長(zhǎng)達(dá)20年，在40℃ ambient.13我們最近的研究結(jié)果（待發(fā)表）已經(jīng)擴(kuò)展了這一至25年在50℃圖3并不直接反映長(zhǎng)期預(yù)應(yīng)力行為，但是從粘彈存儲(chǔ)的能量在光纖中產(chǎn)生的應(yīng)力可以是實(shí)質(zhì)性的增長(zhǎng)超過(guò)10MPa14 （見(jiàn)圖4） 。
圖3。
以下24小時(shí)蠕變?cè)?42MPa的恢復(fù)應(yīng)變DATA11在20℃下由尼龍6,6紗線，為達(dá)到適當(dāng)?shù)恼硰椥蕴匦裕嘶鹗潜匾模?150℃， 0.5小時(shí)）將所述蠕變載荷之前，但是這不會(huì)不利地影響纖維拉伸strength7 。對(duì)于退火的結(jié)果， 4年的實(shí)時(shí)驗(yàn)證點(diǎn)從加速老化數(shù)據(jù)的曲線fit12 ， 13表示超越千年延長(zhǎng)粘彈活動(dòng)。
圖4。
粘彈性恢復(fù)力（橫跨纖維施加的力）和曲線fit14from退火尼龍6,6紗線，經(jīng)過(guò)24小時(shí)的蠕變?cè)?42MPa;。讀數(shù)記錄在20-20.9°C，31-39％RH的曲線擬合表明，壓力接近限制在較長(zhǎng)的恢復(fù)時(shí)間為12MPa的價(jià)值。
