1. Definīcija

Komponentu materiāli ir jauni materiāli, kas izveidoti, optimizējot un apvienojot dažādas materiālu komponentu īpašības, izmantojot progresīvas materiālu sagatavošanas metodes. Kombinēto materiālu vispārējā definīcija prasa izpildīt šādus nosacījumus:

i) sastāvdaļām jābūt mākslīgām un izstrādātām un izgatavotām atbilstoši cilvēku vajadzībām;

ii) sastāvdaļu sastāvā ir divas vai vairākas materiālas sastāvdaļas ar dažādām ķīmiskām un fiziskām īpašībām, kas kombinētas konstruētajā form ā, proporcijā un sadalījumā ar skaidru saskarni starp katru sastāvdaļu;

iii) tai ir strukturāla dizainparaugspēja un to var izmantot kompozītu struktūras dizainparaugā;

iv) komplektētie materiāli ne tikai saglabā katra komponenta materiāla darbības priekšrocības, bet arī sasniedz visaptverošu darbību, ko nevar sasniegt ar vienu komponenta materiālu, papildinot un korelējot katra komponenta darbības rezultātus.

Kombinēto materiālu matriksmateriālus sadala divās kategorijās: metālu un metālu. Parasti izmantotie metāla substrāti ietver alumīniju, magniju, vara, titānu un to sakausējumus. Ne metāla substrāti galvenokārt ietver sintētiskus sveķus, gumiju, keramiku, grafītu, oglekļa utt. Galvenie stiprināšanas materiāli ir stikla šķiedra, oglekļa šķiedra, borona šķiedra, aramīda šķiedra, silīcija karbīdšķiedra, azbesta šķiedra, viskijas un metāli.

2. Klasifikācija

Komplektīvie materiāli ir maisījums. Tām ir liela nozīme daudzās jomās, aizstājot daudzus tradicionālos materiālus. Saskaņā ar to sastāvu sastāvdaļas materiāli tiek sadalīti metāla sastāvā ar metāla sastāvdaļām, metāla nesaturošiem materiāliem un metāla nesaturošiem materiāliem. Saskaņā ar strukturālajām īpašībām to var turpmāk sadalīt:

Nr. 9312; Fibernas pastiprinātas kompozītmateriālas. Materiālajā materiālā sastāv dažādus šķiedras stiprinātus materiālus. Piemēram, šķiedras stiprinātas plastmasas, šķiedras stiprinātas metālas utt.

[UNK]9313;Laminēti kompozīti materiāli. Sastāv no virsmas materiāliem un pamatmateriāliem ar dažādām īpašībām. Parasti virsmas materiālam ir augsta stiprība un ir plāna; Galvenais materiāls ir viegls un ir zems stiprums, bet tam ir noteikts stiprums un biezums. To sadala divos veidos: cietu sendviču un meduskaņu sendviču.

[UNK]9314;smagi graudi kompozīti materiāli. Vienreizēji sadala cietās smalkās daļiņas matrikā, piemēram, izplatīšana stiprinātas sakausējuma, metāla keramikas utt.

Nr. 9315; Hibrīdu kompozītmateriāli. Saskaņā ar diviem vai vairākiem pastiprinošiem fāzes materiāliem, kas sajaukti vienā matrice fāzes materiālā. Salīdzinājumā ar parastajiem vienreizējiem pastiprinātajiem fāzes kompozītmateriāliem ir ievērojami uzlabota ietekmes intensitāte, nogurums un lūzumu smaguma pakāpe, un tai ir īpašas termiskās paplašināšanas īpašības. Iekšējā slāņa hibrīda, slāņa hibrīda, sendviča hibrīda, intra/starpslāņa hibrīda un super hibrīdu kompozītu materiālu sadalījumā.

Kompozīcijas materiālus galvenokārt var sadalīt divās kategorijās: strukturālos kompozītmateriālus un funkcionālos kompozītmateriālus.

Strukturālie kompozītmateriāli ir materiāli, ko izmanto kā slodzes uzņemšanas struktūras, kas pamatā sastāv no stiprināšanas elementiem, kas var izturēt slodzes un matrice elementus, kas var savienot stiprināšanas elementus veselā materiālā, vienlaikus arī pārraidot spēkus. Stiprinājumi ietver dažādus stikla, keramikas, oglekļa, polimēru, metālu veidus, kā arī dabiskās šķiedras, audumus, whiskers, loksnes un daļiņas, savukārt matrices ietver polimērus (sveķus), metālus, keramikas, stiklu, oglekļa un cementu. Dažādus strukturālus kompozītus materiālus var sastāvēt no dažādiem pastiprinātājiem un matrikām un nosaukt pēc izmantotās matriksas, piemēram, uz polimēru (sveķiem) balstītiem kompozītmateriāliem. Strukturālo kompozītu materiālu īpašības ir tādas, ka tās var paredzēt komponentu atlasei saskaņā ar materiāla stresa prasībām lietošanas laikā, un, vēl svarīgāk, var veikt arī kompozītu struktūras dizainparaugus, proti, stiprināšanas mehānismu dizainparaugus, kas var pamatoti apmierināt vajadzības un ietaupīt materiālus.

Funkcionālajiem kompozītmateriāliem parasti sastāv no funkcionālajām ķermeņa sastāvdaļām un matrice sastāvdaļām. Matriķim ir ne tikai nozīme visu veidošanā, bet arī sinerģiskas vai pastiprināšanas funkcijas. Funkcionālie kompozītmateriāli attiecas uz kompozītmateriāliem, kas nodrošina fiziskās īpašības, izņemot mehāniskās īpašības. Piemēram, vadība, pārvadība, pusvadītājs, magnētisms, piezoelektroenerģija, bojājums, absorbcija, pārnešana, frikcija, aizsargāšana, liesmas aizkavēšanās, siltumrezistence, skaņas absorbcija, izolācija utt. uzsver noteiktu funkciju. Kolektīvi dēvēti par funkcionāliem kompozītmateriāliem. Funkcionālo kompozītu materiālu sastāvā galvenokārt ir funkcionālās struktūras, stiprināšanas struktūras un matrice. Funkcionālās struktūras var sastāvēt no viena vai vairākiem funkcionālajiem materiāliem. Daudzfunkcionālajiem kompozītmateriāliem var būt vairākas funkcijas. Tikmēr ir iespējams radīt jaunas funkcijas kompozītu ietekmes dēļ. Daudzfunkcionāli kompozītmateriāli ir funkcionālo kompozītmateriālu attīstības virziens.

Kompozīcijas materiālus var sadalīt arī divās kategorijās: parasti izmantotos un progresējos.

Kopējie kompozītmateriāli, piemēram, šķiedras stikls, sastāv no zemas darbības stiprinājumiem, piemēram, stikla šķiedras un parasti augsti polimēri (sveķi). Tā kā tā ir zema cena, tā ir plaši izmantota dažādās jomās, piemēram, kuģiem, transportlīdzekļiem, ķīmiskajām cauruļvadiem un uzglabāšanas tvertnēm, būvniecības struktūrām un sporta iekārtām.

Attīstītie kompozītmateriāli attiecas uz kompozītmateriāliem, kas sastāv no augstas kvalitātes siltumizturīgajiem polimēriem, piemēram, oglekļa šķiedrām un aramīdam. Pēc tam tika iekļauti arī metāli, uz keramiku balstīti, uz oglekļa (grafīta) balstīti un funkcionāli kompozītmateriāli. Lai gan tām ir lieliskas darbības rezultāti, to cenas ir salīdzinoši augstas, galvenokārt izmantojamas aizsardzības rūpniecībā, aerospace, precizitātes mašīnās, dziļūdens apakšuzņemšanas iekārtās, robotu strukturālajās sastāvdaļās un augstas gala sporta iekārtās.

3. Pieteikums

Galvenās kompozītmateriālu piemērošanas jomas ir:

Nr. 9312; gaisa telpa. Tā kā to laba termiskā stabilitāte, augstu specifisku stiprumu un stiprumu, kompozītus materiālus var izmantot, lai ražotu gaisa kuģu spārnus un priekšrocības, satelītantenas un to atbalsta struktūras, saules šūnu spārnus un plāksnes, lielas palaišanas transportlīdzekļu plāksnes, dzinēju plāksnes, kosmosa šatlu strukturālās sastāvdaļas utt.

Nr. 9313; Autorūpniecība. Tāpēc kompozītu materiālu īpašo vibrācijas traucējumu raksturlielumu dēļ tie var samazināt vibrāciju un troksni, kam ir laba noguruma rezistence, ir viegli remontēt pēc bojājumiem un ir viegli veidot kopumā. Tāpēc tos var izmantot, lai ražotu automobiļu ķermeņus, slodzes uzņemšanas komponentus, pārvades plāksnītes, motora montāžas un to iekšējās sastāvdaļas.

Nr. 9314; ķīmiskās, tekstilrūpniecības un mašīnu ražošanas jomās. Materiāls, kas sastāv no oglekļa šķiedras un sveķu matrices ar labu korozijas rezistenci, ko var izmantot ķīmiskās iekārtas, tekstilmašīnas, papīra mašīnas, kopijas, ātrgaitas mašīnas instrumenti, precīzie instrumenti utt.

Nr. 9315; medicīniskais lauks. Oglekļa šķiedras kompozītmateriāliem ir izcilas mehāniskās īpašības un rentgenu absorbcija, un to var izmantot medicīniskās rentgenu iekārtu un ortopēdisko stentu ražošanai. Oglekļa šķiedru kompozītmateriāliem ir arī biosaderība un asins saderība, laba bioloģiskās vides stabilitāte, un tos izmanto arī kā biomedicīniskos materiālus. Turklāt kompozītus materiālus izmanto arī sporta iekārtu ražošanai un būvniecības materiāliem.

4. Zirkonija fosfāta modificēts kompozītmateriāls

Pēdējos gados polimēru/neorganisko slāņu nanokompozītu lieliskas īpašības dēļ dažādos aspektos ir pievērsusi plašu uzmanību. Daudzi pētījumi liecina, ka kompozītu materiālu mehāniskās un termālās īpašības var ievērojami uzlabot ar nelielu nano neorganisko pildītāju saturu. Pašlaik ir veikti daudzi pētījumi par neorganisko slāņu materiālu nanokompozītu, piemēram, montmorilonītu un attapulgītu ar polimēriem, taču salīdzinoši maz pētījumu par polimēra/zirkonija fosfāta nanokompozītu.

α - ZrP lamīnātam ir stabila struktūra un var saglabāt salīdzinoši stabilu lamīnu pat pēc viesa ievadīšanas starpslāņo. Tām ir arī liela jonu apmaiņas jauda un iezīmes, kas kontrolējama aspekta attiecība un šaura daļiņu izmēra sadalīšana, kas padara to piemērotu polimēra/slāņu neorganisko nanokompozītu sagatavošanai. Lai palielinātu zirkonija fosfāta starpslāņu attālumu, veicināt tā aizkavēšanos polimēra matricē un uzlabotu zirkonija fosfāta slāņu un polimēra matrice savietojamību, ir nepieciešama ZrP organiska modifikācija. α - ZrP parasti modificē ar mazām molekulamīniem vai spirtiem, izmantojot OH protonācijas reakcijas vai ūdeņraža savienojumu iekšpusē un ārpus to slāņiem, un to var savstarpēji savienot ar lielām molekulām. Tomēr mazo starpslāņu telpu dēļ ir grūti tieši savstarpēji savienot lielas molekulas, un parasti nepieciešams mazu molekulu pirms apmaiņas ar lielām molekulām.

Ilgstošas ķēdes četrās amonija sāļas (DMA-CMS) sintēzēja, izmantojot oktadecildimetilamīnu (DMA) un p-hlormetilstirēnu (CMS). α-ZrP iepriekš tika atbalstītas ar metilamīnu un p ēc tam tika apmainītas ar DMA-CMS, lai iegūtu organiski modificētu zirkonija fosfātu (ZrP. DMA. CMS). Pēc tam organiski apstrādātais zirkonija fosfāts tika kausēts ar PS, lai sagatavotu PS/organiski modificētos zirkonija fosfāta nanokompozītus, un pētīja to struktūru un īpašības.

XRD analīze liecina, ka ilgās ķēdes kvadrātā amonija sāls DMA-CMS ir relatīvi viegli iekļaut starp α - ZrP slāņiem pēc metilamīna pirms atbalsta. Pēc interalācijas zirkonija fosfāta starpslāņa attālums palielinās no 0,8 nm līdz 4,0 nm, un interalācijas efekts ir ievērojams. Nanokompozīts materiāls, kas sagatavots, ekstrusējot ZrP DMA-CMS modificēto zirkonija fosfātu (ZrP DMA-CMS) un PS, turpmāk paplašina starpslāņa telpu no 4,0 nm līdz 4,3 nm salīdzinājumā ar ZrP DMA-CMS, ar dažu polistirēnu, kas ievada zirkonija fosfāta starpslāņu.

Mehāniskā analīze liecina, ka, ja zirkonija fosfāta saturs ir 1%, spriedzes stiprums, elastiskie moduļi, pārtraukšanas ilgums un PS/bioloģiski modificēto zirkonija fosfāta nanokompozītu ietekmes stiprums palielinās attiecīgi par 4%, 21%, 8% un 43%. Taču, palielinot zirkonija fosfāta saturu, spriedzes stiprums, elastīgs moduls, pārtraukšanas ilgums un nanokompozītu ietekmes stiprums parāda lejupslīdes tendenci, un sāk samazināties materiāla stiprums, stingrība un smagums. Pievienojot atbilstošu bioloģiski modificētā zirkonija fosfāta ZrP DMA-CMS daudzumu, pastiprinot un sarežģot PS ietekmi.