1. Definisi

Material komposit adalah materi baru terbentuk dengan optimisasi dan kombinasi properti berbeda dari komponen materi menggunakan teknik persiapan materi maju. Definisi umum bahan komposit memerlukan syarat berikut untuk dipenuhi:

(i) Material komposit harus dibuat buatan dan dirancang dan dibuat sesuai kebutuhan orang;

(ii) Bahan komposit harus terbuat dari dua atau lebih komponen bahan dengan properti kimia dan fisik yang berbeda, bergabung dalam bentuk, proporsi, dan distribusi yang direncanakan, dengan antarmuka jelas antara setiap komponen;

(iii) memiliki desainabilitas struktur dan dapat digunakan untuk desain struktur komposit;

(iv) Material komposit tidak hanya mempertahankan keuntungan prestasi setiap materi komponen, tetapi juga mencapai prestasi komponen yang tidak dapat dicapai oleh materi komponen tunggal melalui komplementaritas dan korelasi prestasi setiap komponen.

Material matriks dari materi komposit dibagi menjadi dua kategori: metalik dan non-metalik. Substrat logam yang biasanya digunakan termasuk aluminium, magnesium, tembaga, titanium, dan ikatan mereka. Substrat bukan metalik terutama termasuk resin sintetis, karet, keramik, grafit, karbon, dll. Material utama untuk memperkuat termasuk serat kaca, serat karbon, serat boron, serat aramid, serat karbid silikon, serat asbest, wisker, dan logam.

2. Klasifikasi

Material komposit adalah campuran. Ini telah bermain peran yang signifikan di banyak bidang, menggantikan banyak bahan tradisional. Material komposit dibagi menjadi logam menjadi materi komposit logam, bukan logam menjadi materi komposit logam, dan bukan logam menjadi materi komposit logam menurut komposit mereka. Menurut karakteristik strukturnya, ia dapat dibagi lebih jauh menjadi:

\9312; Material komposit terkuat fibra. Komposisikan berbagai materi yang didukung serat di dalam materi matriks. Seperti plastik berkembang serat, logam berkembang serat, dll.

\9313; Material komposit laminasi. Membuat dari bahan permukaan dan bahan inti dengan properti yang berbeda. Biasanya, bahan permukaan memiliki kekuatan yang tinggi dan tipis; Material inti adalah ringan dan memiliki kekuatan rendah, tetapi memiliki ketepatan dan tebal tertentu. Ini dibagi menjadi dua jenis: sandwich solid dan sandwich honeycomb.

③ Material komposit gandum yang bagus. Disistribusikan secara uniform partikel-partikel halus keras dalam matriks, seperti penyebaran liga yang kuat, keramik logam, dll.

④ Material komposit hibrid. Berkomposisi dari dua atau lebih bahan fase penguasa dicampur dalam satu materi fase matriks. Dibandingkan dengan bahan komposit fase tunggal yang biasa, kekuatan dampaknya, kekuatan kelelahan, dan ketakutan pecahan meningkat, dan memiliki properti ekspansi termal khusus. Berbahagi menjadi hibrid dalam lapisan, hibrid dalam lapisan, hibrid sandwich, hibrid dalam/inter lapisan, dan bahan komposit super hibrid.

Material komposit dapat terutama dibagi menjadi dua kategori: materi komposit struktural dan materi komposit fungsional.

Material struktur komposit adalah materi yang digunakan sebagai struktur pembawa beban, yang pada dasarnya terdiri dari elemen memperkuat yang dapat menahan beban dan elemen matriks yang dapat menghubungkan elemen pembawa beban ke seluruh materi sementara juga mengirim kekuatan. Kekuatan termasuk berbagai jenis kaca, keramik, karbon, polimer, logam, serta serat alami, kain, wisker, lembaran, dan partikel, sementara matris termasuk polimer (resin), logam, keramik, kaca, karbon, dan simen. Various structural composite materials can be composed of different reinforcing agents and matrices, and named after the matrix used, such as polymer (resin) based composite materials. Karakteristik dari materi struktur komposit adalah bahwa mereka dapat dirancang untuk seleksi komponen menurut keperluan stres materi selama penggunaan, dan yang lebih penting, desain struktur komposit juga dapat dilakukan, yaitu, desain pengangkatan pengangkatan, yang dapat secara layak memenuhi kebutuhan dan menyimpan materi.

Material komposit fungsional biasanya terdiri dari komponen tubuh fungsional dan komponen matriks. Matriks tidak hanya bermain peran dalam membentuk seluruh, tetapi juga dapat menghasilkan fungsi synergis atau memperkuat. Material komposit fungsional merujuk bahan komposit yang menyediakan properti fisik selain properti mekanik. Contohnya, konduktivitas, superkonduktivitas, semikonduktor, magnetisme, piezoelectricity, damping, absorption, transmission, friction, shielding, flame retardancy, heat resistance, sound absorption, insulation, dll menandai fungsi tertentu. Secara kolektif disebut sebagai bahan komposit fungsional. Material komposit fungsional terdiri terutama dari tubuh fungsional, tubuh yang memperkuat, dan matris. Tubuh berfungsi dapat terdiri dari satu atau lebih bahan berfungsi. Material komposit berbagai fungsi dapat memiliki berbagai fungsi. Sementara itu, juga mungkin untuk menghasilkan fungsi baru karena efek komposit. Material komposit berfungsi berbilang adalah arah pembangunan materi komposit berfungsi.

Material komposit juga dapat dibagi menjadi dua kategori: biasanya digunakan dan maju.

Material komposit umum seperti kaca serat terdiri dari kekuatan rendah seperti serat kaca dan polimer tinggi biasa (resin). Karena harganya rendah, harganya telah banyak digunakan di berbagai bidang seperti kapal, kendaraan, pipa kimia dan tangki penyimpanan, struktur bangunan, dan peralatan olahraga.

Material komposit lanjut merujuk bahan komposit yang terdiri dari polimer resisten panas prestasi tinggi seperti serat karbon dan aramid. Kemudian, berasasi logam, berasasi keramik, berasasi karbon (grafit), dan bahan komposit fungsional juga termasuk. Meskipun mereka memiliki prestasi yang luar biasa, harga mereka relatif tinggi, terutama digunakan dalam industri pertahanan, aerospace, mesin presisi, kapal selam laut dalam, komponen struktur robot, dan peralatan olahraga tinggi.

3. Aplikasi

Daerah aplikasi utama dari bahan komposit adalah:

Ruang angkasa. Karena stabilitas panas mereka yang baik, kekuatan spesifik tinggi, dan ketat, bahan komposit dapat digunakan untuk memproduksi sayap pesawat dan tubuh depan, antena satelit dan struktur dukungan mereka, sayap sel surya dan shell, shell kendaraan peluncuran besar, shell mesin, komponen struktur pesawat angkasa, dll.

Industri mobil. Karena ciri-ciri vibrasi khusus yang memetik bahan komposit, mereka dapat mengurangi vibrasi dan kebisingan, memiliki resistensi kelelahan yang baik, mudah untuk diperbaiki setelah kerusakan, dan mudah untuk membentuk keseluruhan. Oleh karena itu, mereka dapat digunakan untuk memproduksi tubuh mobil, komponen pembawa beban, kapal transmisi, monter mesin, dan komponen internal mereka.

Dalam bidang kemikal, tekstil, dan mesin produksi. Material yang terdiri dari serat karbon dan matriks resin dengan resistensi corrosion yang baik, yang dapat digunakan untuk memproduksi peralatan kimia, mesin tekstil, mesin kertas, penyalin, peralatan mesin kecepatan tinggi, peralatan presisi, dll.

Jalan medis. Material karbon serat komposit memiliki properti mekanik yang luar biasa dan tidak menyerap sinar X, dan dapat digunakan untuk memproduksi mesin X-ray medis dan stent ortopedi. Material karbon serat komposit juga memiliki biokompatibilitas dan kompatibilitas darah, stabilitas yang baik dalam lingkungan biologis, dan juga digunakan sebagai bahan biomedis. Selain itu, bahan komposit juga digunakan untuk memproduksi peralatan olahraga dan sebagai bahan bangunan.

4. Material komposit modifikasi fosfat sirkonium

Selama bertahun-tahun terakhir, nanokomposisi lapisan polimer/anorganik telah menarik perhatian yang luas karena properti yang luar biasa mereka dalam berbagai aspek. Saat ini, ada banyak penelitian tentang nanokomposisi dari materi lapisan anorganik seperti montmorillonit dan attapulgite dengan polimer, tetapi ada relatif sedikit penelitian tentang nanokomposisi polimer/zirkonium fosfat.

Laminat α - ZrP memiliki struktur stabil dan dapat mempertahankan laminat relatif stabil bahkan setelah perkenalan tamu ke dalam interlayer. Ia juga memiliki kapasitas pertukaran ion besar dan fitur proporsi aspek yang dapat dikendalikan dan distribusi ukuran partikel yang sempit, membuatnya cocok untuk persiapan polimer/lapisan nanokompositi inorganis. Untuk meningkatkan ruang antara lapisan zirkonium fosfat, mempromosikan delaminasinya dalam matriks polimer, dan meningkatkan kompatibilitas antara lapisan zirkonium fosfat dan matriks polimer, modifikasi organik a-ZrP diperlukan. α - ZrP secara umum diubah dengan molekul kecil amine atau alkohol melalui - reaksi protonasi OH atau ikatan hidrogen di dalam dan diluar lapisan mereka, dan juga dapat intersalisi dengan molekul besar. Namun, karena ruang antar lapisan kecil, sulit untuk secara langsung intersalisi molekul besar, dan biasanya memerlukan molekul kecil pra dukungan sebelum bertukar dengan molekul besar.

Garis kuaternar ammonium rantai panjang (DMA- CMS) disintesis menggunakan oktadesildimetilamin (DMA) dan p- klorometilstirien (CMS). α - ZrP didukung sebelumnya dengan metilamin dan kemudian ditukar dengan DMA- CMS untuk mendapatkan fosfat zirkonium modifikasi organik (ZrP. DMA. CMS). Fosfat zirkonium yang dirawat secara organik kemudian dicair campuran dengan PS untuk menyiapkan PS/nanokompositi zirkonium fosfat yang diubah secara organik, dan struktur dan properti mereka diuji.

Analisi XRD menunjukkan bahwa garam ammonium kuaternar rantai panjang DMA-CMS relatif mudah untuk dimasukkan diantara lapisan α - ZrP setelah pendukung methylamine. Setelah interkaliasi, jarak interlayer zirkonium fosfat meningkat dari 0,8 nm ke 4,0 nm, dan efek interkaliasi adalah signifikan. Material nanokomposisi yang dipreparasi oleh ekstrusi sekrup kembar dari ZrP DMA-CMS fosfat zirkonium modifikasi (ZrP DMA-CMS) dan PS memperluas ruang antar lapisan dari 4,0 nm ke 4,3 nm dibandingkan dengan ZrP DMA-CMS, dengan beberapa polistyren memasuki antar lapisan fosfat zirkonium.

Analisi mekanik menunjukkan bahwa ketika isi fosfat zirkonium adalah 1%, kekuatan tensil, modulus elastik, panjang pada istirahat, dan kekuatan impak dari nanokompositi fosfat zirkonium modifikasi organik meningkat dengan 4%, 21%, 8%, dan 43%, respectively. Namun dengan meningkat isi fosfat zirkonium, kekuatan tegangan, modulus elastik, panjang saat istirahat, dan kekuatan dampak nanokompositi menunjukkan trend turun, dan kekuatan, ketat, dan keras materi mulai menurun. Tambahan jumlah organik fosfat zirkonium ZrP DMA-CMS yang sesuai memiliki efek penuh dan keras pada PS.