[lop]

"Просто интересно" это конечно мощный стимул к познанию. В принципе, на каждый твой вопрос можно найти кучу разных ответов в интернете - выбирай, какой тебе больше понравится. Но лучше взять какую-нибудь книжку по композитам, не сильно ветхую, и так последовательно сначала, а потом местами её прочитать, думаю так информация в голове будет более упорядоченной.
Про базальт ничего не скажу, думаю очередная коммерческая замануха в попытке сбыть не сильно ходовой товар. А по остальному, кратенько, так: композит это армирующие волокна материала, связанные между собой матрицей-смолой. Основную нагрузку на изделие воспринимают армирующие волокна, но деформируются они (растягиваются, сжимаются, скручиваются) вместе с матрицей, как одно целое. Если изделие должно воспринимать нагрузку в основном вдоль одного направления, то в этом направлении нужно ориентировать волокна. При этом в поперечном к волокнам направлении нагрузка будет восприниматься только одной смолой.
Если нагрузка идёт в разных направлениях, то в разных направлениях должны располагаться и волокна, при этом вклад разных волокон в восприятие действующей в данный момент нагрузки, будет разным: те, которые направлены вдоль нагрузки, нагружаются по полной, а те, которые направлены поперёк, не работают вовсе. На практике такого, чтобы вся нагрузка действовала только в одном направлении, не бывает. Если мы, например, даже просто растягиваем стеклопластиковый стержень вдоль его оси внешней нагрузкой, то поперёк его оси тоже возникают внутренние нагрузки (напряжения), стемящиеся сжать этот стержень в поперечном направлении. Величина этих "неосновных" нагрузок обычно гораздо меньше "основной", но учитывать их тоже нужно. В случае стержня для восприятия поперечных напряжений достаточно прочности смолы, но если, например, растягивать тонкую пластинку, сделанную из одного слоя стеклоткани на эпоксидке по диагонали к утку и основе, то вполне возможна ситуация, когда разрушение будет происходить не из-за того, что рвутся волокна ткани, а из-за того, что крошится матрица смола: напряжения в ней превысят допустимые для смолы раньше, чем напряжения в волокнах превысят допустимые для волокон.

Далее, прямое волокно меньше деформируется, чем изогнутое, поэтому изделие из двух слоёв однонаправленного волокна, расположенных под прямым углом друг к другу, будет жёстче, чем изделие из двух слоёв ткани, в которой волокна переплетаются между собой и изогнуты. В то же время, такое изделие будет прочнее, поскольку его повышенная жёсткость уменьшит деформацию и вероятность преждевременного разрушения матрицы от сдвиговых нагрузок. Единственное преимущество ткани - большая технологичность для поверхностей сложной формы, по прочности, жёсткости и весу ткань всегда проигрывает однонаправленному волокну.

Стекло и уголь. Если говорить о волокнах, то уголь примерно в два раза жёстче лучшего стекла и примерно в два раза легче. Но предельная деформация у угля тоже примерно в два раза меньше. Получается, что если мы начинаем растягивать два метровых волокна одинакового диаметра из стекла и угля, то угольное волокно порвётся при той же нагрузке, что и (лучшее) стеклянное, но растянется при этом на 2 см, тогда как стеклянное растянется на 4. Обратная сторона высокой жёсткости угля - хрупкость. Скажем, сделали мы изделие из угля, которое не должно в норме сильно деформироваться. Но если из-за случайной локальной нагрузки, например при ударе о камень, в какой-то точке изделия деформация волокон угля превысит 2%, то эти волокна разрушатся и перестанут воспринимать "штатную" нагрузку, переложив её на соседние, ещё не разрушенные волокна. И тем придётся работать "за себя и за того парня", отчего они тоже могут надорваться и всё изделие сломается, если запас прочности по штатной нагрузке был мал. А такая же случайная локальная деформация для стекла может быть совершенно безвредна.
Можно снизить хрупкость угля, придав его волокнам искуственную непрямолинейность или разместив их под углом к основной нагрузке, но тогда и жёсткость изделия начнёт быстро уменьшаться, приближаясь к жёсткости изделия из прямых волокон стекла. Правда преимущество в весе всё равно останется за углепластиком, хотя цена при этом будет возрастать вместе со снижением жёсткости.
Про эпоксидку. Бывает двух типов, холодного отверждения и горячего. Та, что продаётся в розницу и используется самодельщиками - холодная. Некоторые её греют после полимеризации, выдерживая при 80С несколько часов, характеристики немного улучшаются, но это всё та же холодная смола. Горячая требует температуры 120-140С, иначе полимеризация не произойдёт. Отличия два: у горячей выше прочность и больше предельная деформация, примерно в 2 раза: 5% против 2-3% у холодной. Предельную деформацию холодной можно несколько повысить добавками (обычно дибутилфталат), но при этом её прочность заметно снижается. Поэтому то, что должно гнуться, у нас это мачты, латы и плавники, нужно делать из горячей смолы, то что может не гуться - доски, гики и другие плавники - можно делать из холодной. Минусы горячей - с ней практически невозможно делать сэндвичевые конструкции, пенопласт расплавится, ну и дополнительное оборудование нужно для контролируемого нагрева.
На прочность композита влияют в основном два фактора, это соотношение смола/ армирующие волокна и наличие дефектов в матрице, то есть пузырьков воздуха и летучих фракций, выделяющихся в процессе формовки и полимеризации. Слишком много смолы - прочность снижается, вес растёт, слишком мало смолы - опять прочность снижается. Чтобы улучшить прочность нужно обжать изделие в процессе или сразу после формовки, при этом избыток смолы уходит из изделия, а количество дефектов снижается. Чем выше давление, тем ближе прочность к своему теоретическому пределу.