Lý thuyết về quá trình chuyển hướng của vết nứt được đưa ra bởi Faber và Evans [124,125]. Theo lý thuyết này, khi vết nứt phát triển trong vật liệu gặp các hạt gia cường sẽ bị chuyển hướng một cách cưỡng bức thậm chí bị xoắn lệch khỏi mặt phẳng chứa vết nứt ban đầu để phát triển tiếp. Điều này dẫn đến sự tăng diện tích bề mặt phá hủy. Ngoài ra, sự chuyển hướng của vết nứt còn gây nên sự biến đổi trạng thái ứng suất từ dạng kéo trong mặt phẳng (mode I) sang dạng lai tạp như vừa kéo vừa trượt (mode I/II) trong trường hợp vết nứt chéo hay vừa kéo vừa xoắn không đồng phẳng (mode I/III) trong trường hợp vết nứt xoắn. Để lan truyền vết nứt dạng hỗn hợp như trên cần một ngoại lực lớn hơn nhiều so với vết nứt chỉ đơn thuần phát triển theo mode I, điều này làm tăng diện tích bề mặt phá hủy dẫn đến độ dai phá hủy của vật liệu tăng. Các nghiên cứu của Garg [126] đã chỉ ra sự phụ thuộc giữa sự tăng năng lượng phá hủy vật liệu (ΔG) vào thể tích hạt gia cường do ảnh hưởng của sự chuyển hướng vết nứt theo phương trình sau:
G = 3
2
Ở đây, Vfp là phần thể tích của các hạt gia cường trong vật liệu và γm là năng lượng phá hủy riêng của pha nền. Theo công bố của Moloney [127], với hệ nanocompozit trên cơ sở nhựa epoxy và các hạt gia cường có thể xem giá trị γm của hệ bằng một nửa giá trị GIC của pha nền epoxy. Trong luận án này, nghiên cứu sinh đã xác định được tốc độ giải phóng năng lượng biến dạng GIC của nhựa epoxy sau đóng rắn bằng 243 J/m2.
Hình 3.39.Chênh lệch năng lượng phá hủy của nanocompozit epoxy/m- nanosilica/TBuT so với nhựa epoxy
Căn cứ vào phương trình trên, xác định được giá trị ΔG của nanocompozit do ảnh hưởng của cơ chế chuyển hướng của vết nứt theo hàm lượng m-nanosilica (hình 3.39) . Có thể thấy, giá trị ΔG của vật liệu tăng tuyến tính với sự tăng của hàm lượng m-nanosilica, tương ứng với sự tăng của độ nhám bề mặt và đạt giá trị lớn nhất ở 7% nanosilica, 13,57 J/m2. Tuy nhiên, khi so sánh với giá trị năng lượng phá hủy tương ứng, phần năng lượng đóng góp do sự chuyển hướng vết nứt tương đối nhỏ, chỉ dao động từ 0,5% đến 2,88%. Điều này cho thấy trong cơ chế dai hóa nhựa epoxy bằng m- nanosilica, cơ chế chuyển hướng vết nứt chỉ tham gia một phần hạn chế, không phải đóng vai trò quyết định. Nguyên nhân là do hạt nano với kích thước quá nhỏ để có thể gây ra sự nghiêng, xoắn của các đỉnh nứt khi lan truyền có kích thước micron.