1. Definicija

Komponentni materijali su novi materijali koji su formirani optimizacijom i kombiniranjem različitih vlasništva materijalnih komponenata koristeći napredne tehnike pripreme materijala. Obična definicija kompozitnih materijala zahtijeva ispunjavanje sljedećih uvjeta:

i) sastojni materijali moraju biti umjetni i dizajnirani i proizvodni prema ljudskim potrebama;

ii) materijali komponenta moraju biti sastavljeni od dva ili više materijalnih komponenta s različitim kemijskim i fizičkim vlasništvima, kombinirani u dizajniranom obliku, proporciji i distribuciji, s čistim interfejsima između svake komponente;

iii) ima strukturnu dizajnabilnost i može se koristiti za dizajn kompozitne strukture;

(iv) Kompletni materijali ne samo održavaju prednost učinka svakog materijala komponenta, nego također postignu sveobuhvatnu učinku koja se ne može postići jednom materijalom komponenta kroz komplementarnost i korelaciju učinka svakog komponenta.

Matrički materijali kompozitnih materijala podijeljeni su u dvije kategorije: metalni i ne-metalni. Često korišteni metalni supstrati uključuju aluminij, magnezij, vara, titanij i njihove sakave. Nemetalni supstrati uglavnom uključuju sintetičke resine, gume, keramike, grafit, ugljenik itd. Glavni ojačavajući materijali uključuju staklenu vlaknu, ugljičnu vlaknu, boronsku vlaknu, aramidnu vlaknu, silikonsku karbidnu vlaknu, azbestsku vlaknu, viskiše i metale.

2. Klasifikacija

Komplicirani materijali su mješavina. Imala je značajnu ulogu u mnogim poljima, zamjenjujući mnoge tradicionalne materijale. Komplicirani materijali su podijeljeni u metal na metalne kompositne materijale, ne-metalne materijale za metalne kompositne materijale, i ne-metalne materijale za non-metalne kompositne materijale prema njihovom sastavu. Prema strukturnim karakteristikama, dalje se može podijeliti u:

Zbog četvrtine 9312;Fiber ojačan kompozit materijal. Sastavi različite pojačane materijale vlakne unutar materijala matrice. Kao što su plastike ugrožene vlaknom, vlaknom ugrožene metale itd.

Zbog Laminatiranih kompozitih materijala. Sastavljen od površinskih materijala i osnovnih materijala s različitim svojstvima. Obično površinski materijal ima visoku snagu i tanku; Osnovni materijal je svjetlo i ima nisku snagu, ali ima određenu čvrst i debelu. Podijeljena je u dvije vrste: čvrsti sendvič i sendvič od medenog češća.

Zdravo. Jednostavno distribuirajte teške čestice u matrici, kao što je raspršivanje jačane sadržaje, metalne keramike itd.

Zbog hibridskih kompozitih materijala. sastavljeni od dva ili više pojačavanja faznih materijala pomiješanih u jednom materijalu faze matrice. U usporedbi s običnim jedinstvenim pojačenim kompozitnim materijalima faze, snagom utjecaja, snagom umora i teškošću frakture značajno se poboljšavaju i ima posebne vruće proširenje. Podijeljen u hibrid unutar sloja, hibrid međusloja, sendvič hibrid, hibrid unutar/međusloja i super hibrid kompozitih materijala.

Složeni materijali mogu se uglavnom podijeliti u dvije kategorije: strukturne kompozite materijale i funkcionalne kompozitne materijale.

Strukturalni kompozit materijali su materijali koji se koriste kao strukture koja nosi opterećenje, koje su u osnovi sastavljene od pojačanja elementa koji mogu podnijeti opterećenje i matričke elemente koji mogu povezati pojačanje elemente u cijeli materijal, istovremeno i prenošenje snaga. Pojačanja uključuju različite vrste stakla, keramike, ugljenika, polimera, metala, kao i prirodne vlakne, tkanine, viske, listove i čestice, dok matrice uključuju polimere (resine), metale, keramike, staklo, ugljenik i cement. Razni strukturni kompozitni materijali mogu se sastaviti od različitih pojačačenih agenata i matrice i nazvati po korištenoj matrici, poput kompozitnih materijala na osnovu polimera (svećina). karakteristika strukturnih kompozitnih materijala je da se mogu dizajnirati za izbor komponenta u skladu s zahtjevima stresa materijala tijekom primjene, a važnije je da se i dizajn kompozitne strukture može provesti, to je, dizajn pojačanja, koji može razumno ispuniti potrebe i spasiti materijale.

Funkcionalni kompozitni materijali su općenito sastavljeni od funkcionalnih komponenta tijela i matričkih komponenta. Matrika ne samo igra ulogu u formiranju cijelog, nego također može proizvesti sinergične ili pojačavanje funkcija. Funkcionalni kompozitni materijali se odnose na kompozitne materijale koje pružaju fizičke vlasništvo osim mehaničkih vlasništva. Na primjer, conductivitet, superconductivitet, polupravljač, magnetizam, piezoelektricitet, propadanje, apsorpcija, prenošenje, frikcija, štitovanje, retardancija plamena, otpornost topline, apsorpcija zvuka, izolacija itd. ukazuje određenu funkciju. Kolektivno se naziva funkcionalnim kompozitnim materijalima. Funkcionalni kompozit materijali su uglavnom sastavljeni od funkcionalnih tijela, pojačanja tijela i matrice. Funkcionalno tijelo se može sastaviti od jednog ili više funkcionalnih materijala. Višestruki funkcionalni kompositni materijali mogu imati višestruke funkcije. U međuvremenu, također je moguće stvoriti nove funkcije zbog kompoziciranih učinka. Višestruki funkcionalni kompositni materijali su smjerak razvoja funkcionalnih kompositnih materijala.

Složeni materijali mogu se podijeliti i u dvije kategorije: često korišteni i napredovani.

Često kompozitne materijale poput fiberstakla sastavljaju se od pojačanja niske učinkovitosti poput staklene vlakne i običnih visokih polimera (resina). Zbog njene niske cijene, široko se koristi u različitim poljima poput brodova, vozila, kemijske cijevi i tenkova skladišta, građevinske strukture i sportske opreme.

Napredni kompozitni materijali se odnose na kompozitne materijale koji su sastavljeni od vruće otpornih polimera poput ugljične vlake i aramida. Kasnije su uključeni i metalni materijali, temeljeni na keramičkoj bazi, ugljika (grafit) i funkcionalni kompozitni materijali. Iako imaju odličnu funkciju, njihove cijene su relativno visoke, uglavnom korištene u odbrambenoj industriji, aerospace, precizne strojeve, duboko-morske podmorske submersible, robotske strukturne komponente i visokoj sportskoj opremi.

3. Aplikacija

Glavni područji primjene kompozitnih materijala su:

Zbog zračnog polja. Zbog njihove dobre termalne stabilnosti, visoke specifične snage i čvrste, kompozitne materijale se mogu koristiti za proizvodnju krila i prednjih tijela, satelitskih antena i njihovih podrške struktura, krila i shella solarnih stanica, velike lansiranje vozila, motorne shelle, strukturne komponente svemirske šatlove itd.

Za automobilsku industriju. Zbog posebnih vibracijskih karakteristika kompozitnih materijala, mogu smanjiti vibraciju i buku, imaju dobru otporu umora, lako je popraviti nakon štete, i lako se formirati u cjelokupnoj oblasti. Stoga se mogu koristiti za proizvodnju automobilnih tijela, komponenata s opterećenjem, prevoznih ploča, ustanova motora i njihovih unutrašnjih komponenata.

Zbog hemijske, tekstilne i strojeve. Materij sastavljen od ugljične vlakne i matrice s dobrim otporom korozije, koji se može koristiti za proizvodnju kemijske opreme, tekstilne strojeve, papirne strojeve, kopirajuće oružje za brzinu strojeva, precizne instrumente itd.

Zdravo. Kompozitni materijali ugljene vlake imaju odlične mehaničke vlasništvo i ne apsorpcije rendgenskih zraka, te se mogu koristiti za proizvodnju medicinskih rendgenskih strojeva i ortopedičnih stenta. Kompozitni materijali ugljene vlake također imaju biokompatibilnost i kompatibilnost krvi, dobru stabilnost u biološkim okolišama, te se također koriste kao biomedicinski materijali. Osim toga, kompoziti materijali se također koriste za proizvodnju sportske opreme i kao građevinske materijale.

4. Zirkonijev fosfat modificiran kompozit materijal

U posljednjih godina, polimer/neorganički slojni nanokompoziti privlačili su široku pažnju zbog njihovih odličnih vlasništva u različitim aspektima. Mnogo ispitivanja pokazalo je da se mehaničke i termalne vlasništvo kompozitnih materijala može značajno poboljšati s malim sadržajem nano neorganičkih napunjenika. Trenutno je bilo mnogo ispitivanja o nanokompozitima neorganičnih slojnih materijala poput montmorilonita i attapulgita s polimerima, ali relativno malo istraživanja o nanokompozitima polimera/zirkonijskog fosfata.

α - ZrP laminat ima stabilnu strukturu i može zadržati relativno stabilnu laminatu čak i nakon uvođenja gosta u međusloj. Također ima veliku kapacitet razmjene ion i karakteristiku kontrolljivog odnosa aspekta i distribuciju uske veličine čestica, čineći ga prikladnom za pripremu polimera/slojnih neorganskih nanokompozita. Da bi se povećalo prostor interslojnog prostora zirkonijskog fosfata, promijenite odlaganje u polimernoj matrici te poboljšati kompatibilnost između slojeva fosfata zirkonijskog fosfata i polimernog matrice, potrebna je organska modifikacija ZrP-a. α - ZrP se općenito modifikuje s malim molekulskim aminima ili alkoholom kroz - reakcije protonacije OH ili vezanje vodika unutra i izvan njihovih slojeva, te mogu se također interalatirati s velikim molekulima. Međutim, zbog malog prostora međuslojeva, teško je direktno interalatirati velike molekule, i obično zahtijevati mala molekula prije podrške prije razmjene s velikim molekulima.

Duga lančana četvrtarna amonija sola (DMA-CMS) sintetizirala su korištenjem oktadecildimetilamina (DMA) i p-hlormetilstirene (CMS). α - ZrP je prije podržana metilaminam i onda se razmjena s DMA-CMS kako bi dobila organički modificirani cirkonijski fosfat (ZrP. DMA. CMS). Organički liječeni zirkonijski fosfat potom se otopili s PS-om kako bi se pripremili nanokompoziti PS/organički modifikovani zirkonijski fosfat, a ispitivali su njihovu strukturu i svojstvo.

XRD analiza pokazuje da je dugotrajna količina amonijskog sola DMA-CMS relativno lako uključiti između slojeva α - ZrP nakon pre podrške metilamina. Nakon interalacije, udaljenost interslojnog fosfata zirkonija povećava od 0,8 nm do 4,0 nm, a učinak interalacije je značajan. Nanokompozitni materijal pripremljen ekstruzijom ZrP DMA-CMS modificiranog zirkonijskog fosfata (ZrP DMA-CMS) i PS dalje proširi prostor međusloja od 4,0 nm na 4,3 nm u usporedbi s ZrP DMA-CMS, s nekim polistirenom koji ulazi u međusloj zirkonijskog fosfata.

Mehanička analiza pokazuje da kada je sadržaj cirkonijskog fosfata 1%, napetost snaga, elastični modul, proljeđivanje na pauzi i utjecaj snage nanokompozitih PS/organički modifikovanih cirkonijskih fosfata povećava se na 4%, 21%, 8%, i 43%. Međutim, s povećanjem sadržaja zirkonijskog fosfata, napetost snaga, elastični modul, produljenje na pauzi, i utjecaja nanokompozita pokazuju smanjenu trend, a snaga, krhkost i teškost materijala počinje smanjiti. Dodatak odgovarajuće količine organskih modificiranih zirkonijskih fosfata ZrP DMA-CMS ima određeni učinak ojačanja i težaka na PS.