Lee等最早將微波應用于復合材料固化。他們對纖維增強復合材料的微波固化機理進行了模擬研究,得出以下結論:①玻纖增強環氧復合材料能經微波輻照固化,固化不受纖維取向和極化角的影響;②單向的碳纖增強環氧復合材料也能經微波輻照固化,固化效率決定于極化角(6),6=90。時達到最大固化效率;③微波不能對多取向的碳纖維增強環氧復合材料進行有效的輻照固化;④層壓材料對微波能的吸收與材料的介電特性和材料厚度有關。
微波固化的復合材料一般具有較高的強度,這可能是微波輻射改善了纖維與基體之間的界面性能,增強了粘合效果。Agrawal等人研究了微波輻照固化對復合材料中增強纖維與基體附著力的影響。實驗結果表明,①微波固化環氧比任何其他的傳統固化技術快捷、靈活,固化材料具有與其它方法固化的材料同樣好的界面和機械性能;②碳纖維的導電特性可能引起微波能的選擇性吸收,導致纖維局部過熱;③微波固化可增加單碳纖復合材料中碳纖與樹脂的附著力,在相同的固化條件下微波固化的界面及其強度比熱固化增加70% ;④微波輻照下纖維和基體樹脂界面的溫度比材料整體溫度高近75℃,加快了固化反應速度;⑤微波加工中復合材料性能的變化很大程度上是因為纖維表面和基體材料間化學相互作用的增大引起的。Bai S.L.和Dja—fari¨以DGEBA一3DCM熱固性環氧體系為研究對象,結合復合材料橫向拉伸試驗和四點彎曲試驗以及材料破壞的SEM照片,研究了微波固化E-玻璃纖環氧復合材料界面性能,并與熱固化復合材料(TCCs)性能進行了比較。研究得出,MCCs的孔隙率比TCCs大,但從破壞過程看,MCCs界面強度較TCCs高,即微波固化可以提高復合材料界面粘接性能。他們對這一現象的解釋是:熱固化工藝中E-玻纖首先被加熱,然后傳遞給環氧基體,熱梯度是沿界面從纖維到環氧方向遞減;而微波固化E-玻纖/環氧復合材料時,由于E一玻璃不能吸收微波能,主要是環氧基體吸收微波加熱,然后通過界面傳給E-玻纖,熱梯度是沿界面從環氧到纖維方向遞減。這兩種不同的熱傳遞方向和熱梯度決定了復合材料的界面粘結性能的差別。微波固化時工件內部溫度先升高,從而改善了界面粘接,使復合材料強度和剛度提高。