1. Definisi

Bahan komposit adalah bahan baru dicipta dengan optimasi dan menyatukan ciri-ciri berbeza komponen bahan menggunakan teknik persiapan bahan maju. Definisi umum bahan komposit memerlukan syarat berikut untuk dipenuhi:

(i) Bahan komposit mestilah buatan dan dirancang dan dihasilkan sesuai dengan kebutuhan manusia;

(ii) Bahan komposit mesti terdiri dari dua atau lebih komponen bahan dengan ciri-ciri kimia dan fizik yang berbeza, bergabung dalam bentuk, proporsi, dan distribusi yang direka, dengan antaramuka yang jelas antara setiap komponen;

(iii) Ia mempunyai kemampuan merancang struktur dan boleh digunakan untuk merancang struktur komposit;

(iv) Bahan komposit tidak hanya menyimpan keuntungan prestasi setiap bahan komponen, tetapi juga mencapai prestasi komponen yang tidak boleh dicapai oleh bahan komponen tunggal melalui komplementariti dan korelasi prestasi setiap komponen.

Material matriks bahan komposit dibahagi kepada dua kategori: metalik dan bukan metalik. Substrat logam yang biasa digunakan termasuk aluminum, magnesium, tembaga, titanium, dan ikatan mereka. Substrat bukan metalik terutamanya termasuk resin sintetik, gomma, keramik, grafit, karbon, dll. Bahan penyesalan utama termasuk serat kaca, serat karbon, serat boron, serat aramid, serat karbid silikon, serat asbest, wisker, dan logam.

2. Klasifikasi

Bahan komposit adalah campuran. Ia telah bermain peran yang penting dalam banyak bidang, menggantikan banyak bahan tradisional. Bahan komposit dibahagi menjadi logam kepada bahan komposit logam, bukan logam kepada bahan komposit logam, dan bukan logam kepada bahan komposit logam menurut komposit mereka. Menurut ciri-ciri strukturnya, ia boleh dibahagi lebih jauh ke:

① Bahan komposit berkuasa serat. Komposisikan berbagai bahan yang dikuasai serat dalam bahan matriks. Seperti plastik berkuasa serat, logam berkuasa serat, dll.

② Bahan komposit laminasi. Terkumpul dari bahan permukaan dan bahan utama dengan ciri-ciri yang berbeza. Biasanya, bahan permukaan mempunyai kekuatan yang tinggi dan halus; Bahan utama adalah ringan dan mempunyai kekuatan rendah, tetapi ia mempunyai ketepatan dan tebal tertentu. Ia dibahagi menjadi dua jenis: sandwich yang kuat dan sandwich omb madu.

③ Bahan komposit kering yang baik. Jarakkan partikel halus keras secara uniform dalam matriks, seperti penyebaran ikatan yang kuat, keramik logam, dll.

④ Bahan komposit hibrid. Dikomposisikan dari dua atau lebih bahan fasa kuasa dicampur dalam satu bahan fasa matriks. Berbanding dengan bahan komposit fasa tunggal terangkat biasa, kekuatan kesannya, kekuatan kelelahan, dan ketakutan pecahan meningkat secara signifikan, dan ia mempunyai ciri-ciri pengembangan panas istimewa. Berbahagi menjadi hibrid lapisan dalam, hibrid lapisan antar, hibrid sandwich, hibrid lapisan dalam/antar, dan bahan komposit super hibrid.

Bahan komposit boleh dibahagikan kepada dua kategori: bahan komposit struktur dan bahan komposit fungsional.

Bahan komposit struktur adalah bahan yang digunakan sebagai struktur pembawa muatan, yang pada dasarnya terdiri dari unsur yang menguatkan yang boleh menahan muatan dan unsur matriks yang boleh menyambungkan unsur pembawa kuatan ke seluruh bahan sementara juga menghantar kuasa. Pengesahan termasuk pelbagai jenis kaca, keramik, karbon, polimer, logam, serta serat semulajadi, tisu, wisker, lembaran, dan partikel, sementara matriks termasuk polimer (resin), logam, keramik, kaca, karbon, dan simen. Berbagai bahan komposit struktur boleh dikomposisikan dari ejen dan matriks pengkuasa yang berbeza, dan dinamakan mengikut matriks yang digunakan, seperti bahan komposit berasaskan polimer (resin). Karakteristik bahan komposit struktur adalah bahan ia boleh dirancang untuk pemilihan komponen menurut keperluan tekanan bahan semasa penggunaan, dan yang lebih penting, reka struktur komposit juga boleh dilakukan, iaitu, reka persediaan penyokong, yang boleh secara rasional memenuhi keperluan dan menyimpan bahan.

Material komposit fungsional secara umum terdiri dari komponen tubuh fungsional dan komponen matriks. Matriks tidak hanya bermain peran dalam membentuk keseluruhan, tetapi juga boleh menghasilkan fungsi sinergis atau menguatkan. Bahan komposit fungsional merujuk kepada bahan komposit yang menyediakan ciri-ciri fizik selain ciri-ciri mekanik. Contohnya, konduktiviti, superkonduktiviti, semikonduktor, magnetism, piezoelectricity, damping, absorption, transmission, friction, shielding, flame retardance, heat resistance, sound absorption, insulation, etc. menyatakan fungsi tertentu. Secara kolektif disebut sebagai bahan komposit berfungsi. Bahan komposit fungsional adalah kebanyakan terdiri dari badan fungsional, kuasa kuasa tubuh, dan matriks. Tubuh berfungsi boleh terbuat dari satu atau lebih bahan berfungsi. Material komposit berfungsi berbilang boleh mempunyai fungsi berbilang. Sementara itu, ia juga mungkin untuk menghasilkan fungsi baru disebabkan kesan komposit. Bahan komposit berfungsi berbilang adalah arah pembangunan bahan komposit fungsi.

Bahan komposit juga boleh dibahagi ke dua kategori: biasanya digunakan dan maju.

Bahan komposit umum seperti kaca serat terdiri dari kuasa rendah seperti serat kaca dan polimer tinggi biasa (resin). Kerana harganya rendah, ia telah digunakan secara luas dalam berbagai bidang seperti kapal, kenderaan, paip kimia dan tangki penyimpanan, struktur bangunan, dan peralatan sukan.

Material komposit lanjutan merujuk kepada bahan komposit yang berkomposit dari polimer tahan panas berkesan tinggi seperti serat karbon dan aramid. Kemudian, berasaskan logam, berasaskan keramik, berasaskan karbon (grafit), dan bahan komposit berkesan juga termasuk. Walaupun mereka mempunyai prestasi yang baik, harga mereka relatif tinggi, terutama digunakan dalam industri pertahanan, aerospace, mesin ketepatan, kapal selam laut dalam, komponen struktur robot, dan peralatan sukan tinggi.

3. Aplikasi

Kawasan aplikasi utama bahan komposit adalah:

\9312; Medan Aerospace. Kerana kestabilan panas yang baik, kekuatan spesifik yang tinggi, dan ketat, bahan komposit boleh digunakan untuk menghasilkan sayap pesawat dan tubuh depan, antena satelit dan struktur sokongan mereka, sayap sel surya dan shell, shell kenderaan peluncuran besar, shell enjin, komponen struktur pesawat angkasa, dll.

Industri kereta. Oleh itu, ia boleh digunakan untuk menghasilkan badan kereta, komponen pembawa muatan, peluru transmisi, peluru enjin, dan komponen dalamnya.

Dalam bidang kemikal, tekstil, dan pembuatan mesin. Material yang terdiri dari serat karbon dan matriks resin dengan resistensi korrosion yang baik, yang boleh digunakan untuk menghasilkan peralatan kimia, mesin tekstil, mesin kertas, penyalin, alat mesin kelajuan tinggi, alat ketepatan, dan sebagainya.

Medan. Bahan komposit serat karbon mempunyai sifat mekanik yang baik dan tidak menyerap sinar-X, dan boleh digunakan untuk menghasilkan mesin-sinar-X perubatan dan stent ortopedi. Bahan komposit serat karbon juga mempunyai biokompatibilitas dan kompatibilitas darah, stabil yang baik dalam persekitaran biologi, dan juga digunakan sebagai bahan biomedis. Selain itu, bahan komposit juga digunakan untuk memproduksi peralatan sukan dan sebagai bahan bangunan.

4. Material komposit fosfat sirkonium diubahsuai

Pada tahun-tahun terakhir, komposit nano lapisan polimer/tidak organik telah menarik perhatian yang luas disebabkan ciri-ciri yang baik mereka dalam berbagai aspek. Banyak kajian telah menunjukkan bahawa ciri-ciri mekanik dan panas bahan komposit boleh diperbaiki secara signifikan dengan kandungan kecil penuh nano tidak organik. Pada masa ini, terdapat banyak kajian tentang nanokompositi bahan lapisan tidak organik seperti montmorillonit dan attapulgite dengan polimer, tetapi terdapat kajian relatif sedikit tentang nanokompositi polimer/zirkonium fosfat.

Laminat α - ZrP mempunyai struktur yang stabil dan boleh menyimpan laminat relatif stabil walaupun selepas perkenalan tetamu ke dalam interlayer. Ia juga mempunyai kapasitas pertukaran ion besar dan ciri nisbah aspek yang boleh dikawal dan distribusi saiz partikel sempit, menjadikannya sesuai untuk persiapan polimer/lapisan nanokompositi inorganik. Untuk meningkatkan ruang antara lapisan zirkonium fosfat, mempromosikan delaminasinya dalam matriks polimer, dan meningkatkan kompatibilitas antara lapisan zirkonium fosfat dan matriks polimer, pengubahsuaian organik a-ZrP diperlukan. α - ZrP secara umum diubah suai dengan amin molekul kecil atau alkohol melalui - reaksi protonasi OH atau ikatan hidrogen di dalam dan diluar lapisan mereka, dan juga boleh dipasang dengan molekul besar. Namun, disebabkan ruang antara lapisan kecil, sukar untuk secara langsung intercalate molekul besar, dan biasanya memerlukan sokongan molekul kecil sebelum bertukar dengan molekul besar.

Garis kuaternar ammonium rantai panjang (DMA- CMS) disintesis menggunakan oktadecildimetilamin (DMA) dan p- klorometilstirin (CMS). α - ZrP disokong sebelum dengan metilamin dan kemudian ditukar dengan DMA- CMS untuk mendapatkan fosfat zirkonium yang diubah secara organik (ZrP. DMA. CMS). Fosfat zirkonium yang dirawat secara organik kemudian dicair dengan PS untuk menyediakan nanokompositi fosfat zirkonium yang diubah secara organik, dan struktur dan ciri-ciri mereka telah diuji.

Analisis XRD menunjukkan bahawa garam ammonium kuaternar rantai panjang DMA-CMS relatif mudah untuk disiapkan diantara lapisan α - ZrP selepas sokongan awal metilamin. Selepas interkaliasi, jarak antar lapisan fosfat zirkonium meningkat dari 0.8 nm kepada 4.0 nm, dan kesan interkaliasi adalah signifikan. Material nanokompositi yang disediakan oleh ekstrusi skru-dua ZrP DMA-CMS fosfat zirkonium yang diubah suai (ZrP DMA-CMS) dan PS mengembangkan ruang antar lapisan dari 4.0 nm ke 4.3 nm dibandingkan dengan ZrP DMA-CMS, dengan beberapa polistiren memasuki antar lapisan fosfat zirkonium.

Analisis mekanik menunjukkan bahawa apabila kandungan fosfat zirkonium adalah 1%, kekuatan tegangan, modulus elastik, panjang pada pecahan, dan kekuatan kesan nanokompositi fosfat zirkonium yang diubah organik meningkat dengan 4%, 21%, 8%, dan 43%, respectively. Tetapi dengan peningkatan kandungan fosfat zirkonium, kekuatan tegangan, modulus elastik, panjang pada pecahan, dan kekuatan kesan nanokompositi menunjukkan tendangan turun, dan kekuatan, ketat, dan ketat bahan mula menurun. Tambah jumlah yang sesuai zirkonium fosfat organik yang diubah suai ZrP DMA-CMS mempunyai kesan kuat dan kuat tertentu pada PS.