1. Definicija

Komponentni materijali su novi materijal koji su formirani optimizacijom i kombinacijom različitih vlasništva materijalnih komponenata koristeći napredne tehnike pripreme materijala. Generalna definicija kompozitnih materijala zahteva ispunjavanje sljedećih uvjeta:

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

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

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

iv) Komplicirani materijali ne samo održavaju prednost učinka svakog komponentnog materijala, nego takođe postignu sveobuhvatnu učinku koja ne može postići od jednog komponentnog materijala kroz komplementarnost i korelaciju učinka svakog komponenta.

Matrièki materijali kompozitnih materijala se podele u dve kategorije: metalni i ne-metalni. Često korišteni metalni supstrati uključuju aluminij, magnezij, baker, titanij i njihove sakave. Nemetalni supstrati uglavnom uključuju sintetičke resine, gume, keramike, grafite, ugljenika itd. Glavni materijali za pojačanje uključuju staklenu vlaknu, ugljičnu vlaknu, boronsku vlaknu, aramidsku vlaknu, silikonsku karbidsku vlaknu, azbestsku vlaknu, viskere i metale.

2. Klasifikacija

Komplicirani materijali su mješavina. To je imalo značajnu ulogu u mnogim poljima, zamjenjujući mnoge tradicionalne materijale. Komplicirani materijali su podeljeni u metal na metalne kompozitne materijale, ne-metalne materijale za metalne kompozitne materijale, i ne-metalne za non-metalne kompozitne materijale prema njihovoj kompoziciji. Prema svojim strukturnim karakteristikama, može se dalje podijeliti u:

Vojnik je pojačao kompozitne materijale. Sastavite različite materijale povećane vlaknom unutar materijala matrice. Kao što su plastike ugrožene vlaknom, vlaknim metalima, itd.

Laminatirani kompozitni materijal. Komponerana od površinskih materijala i jezgrešnih materijala sa različitim svojstvima. Obično površinski materijal ima veliku snagu i mršav; Željezni materijal je svetlo i ima nisku snagu, ali ima određenu čvrst i debelu. Podijeljena je u dva tipa: čvrst sendvič i sendvič od medenog češća.

Lepi kompozit materijal. Jednostavno raspodijelite teške lepe čestice u matrici, kao što su raspršivanje jačane sakave, metalne keramike itd.

Hibridski kompozitni materijal. sastavljeno od dva ili više pojačavanja faznih materijala pomešana u jednom materijalu matrice faze. U usporedbi s običnim jedinstvenim pojačenim kompozitim materijalima faze, snagom utjecaja, snagom umora i teškošću frakture se značajno poboljšavaju, i ima posebne termalne proširenje. Podijeljen u hibrid unutar sloja, hibrid međusloja, sendvič hibrid, hibrid unutar/međusloja i super hibrid kompozitih materijala.

Kompositni materijal se može uglavnom podijeliti u dve kategorije: strukturni kompozitni materijal i funkcionalni kompozitni materijal.

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 celi materijal, dok takođe prenose snage. 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 biti sastavljeni od različitih pojačačenih agenata i matrice, i imenovani po korištenoj matrici, poput kompozitnih materijala na osnovu polimera (svežića). karakteristika strukturnih kompozitih materijala je da se mogu dizajnirati za selekciju komponenta u skladu s zahtjevima stresa materijala tokom upotrebe, a važnije je da se i kompozitički dizajn strukture može izvršiti, to je, dizajn pojačanja, koji može razumno ispuniti potrebe i spasiti materijale.

Funkcionalni kompozitni materijali su općenito sastavljeni od funkcionalnih komponenta tijela i komponenta matrice. Matrika ne samo igra ulogu u formiranju cijelog, nego takođe može proizvesti sinergične ili pojačavanje funkcija. Funkcionalni kompozitni materijali se odnose na kompozitne materijale koje pružaju fizičke vlasništvo osim mehaničkih vlasništva. Na primjer, provođenje, superconductivnost, polupravljač, magnetizam, piezoelektričnost, propadanje, apsorpcija, prenošenje, frikcija, štitovanje, retardancija plamena, otpornost topline, apsorpcija zvuka, izolacija itd. naglašavaju određenu funkciju. Kolektivno se zove funkcionalni kompozitni materijali. Funkcionalni kompozit materijali su uglavnom sastavljeni od funkcionalnih tijela, pojačanja tijela i matrice. Funkcionalno tijelo može biti sastavljeno od jednog ili više funkcionalnih materijala. Višestruki funkcionalni kompositni materijali mogu imati višestruke funkcije. U međuvremenu, takođe je moguće stvoriti nove funkcije zbog kompoziciranih efekata. Većina funkcionalnih kompozitih materijala su direkcija razvoja funkcionalnih kompozitih materijala.

Komplicirani materijali se takođe mogu podijeliti u dve kategorije: često korišteni i napredovani.

Često kompozitne materijale poput fiberstakla sastavljaju se od pojačanja niskog učinka poput staklene vlakne i običnih visokih polimera (resina). Zbog njene niske cene, 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 visokog otpornog polimera, poput ugljikove vlake i aramida. Kasnije su uključeni i metalni, keramički bazirani, ugljikovi (grafit) bazirani i funkcionalni kompozitni materijali. Iako imaju odličnu predstavu, njihove cene su relativno visoke, uglavnom korištene u odbrambenoj industriji, aerospace, precizne mašine, duboko-morske podmorske submersible, robotske strukturne komponente i visokoj sportskoj opremi.

3. Aplikacija

Glavni područji primjene kompozitnih materijala su:

Zbog aerospace polja. Zbog njihove dobre termalne stabilnosti, visoke specifične snage i čvrste, kompozitne materijale se mogu koristiti za proizvodnju krila i prednjih tela, satelitske antene i njihove podrške strukture, krila i policije solarnih ćelija, velike lansiranje vozila, policije motora, strukturne komponente svemirske šatlove itd.

Za automobilsku industriju. Zbog posebnih vibracijskih karakteristika kompozitnih materijala, mogu smanjiti vibraciju i buku, imaju dobar otpor umora, lako je popravljati nakon štete, i lako je da se formiraju u cijelom stanju. Zato se mogu koristiti za proizvodnju automobilnih tela, komponenata sa opterećenjem, teleportacije, planine motora i njihove unutrašnje komponente.

Zbog hemijske, tekstilne i mašinske proizvodnje. Materij koji se sastoji od ugljične vlake i matrice s dobrim otporom korozije, koji se može iskoristiti za proizvodnju kemijske opreme, tekstilne mašine, papirne mašine, kopirajuće oružje za brzinu mašine, precizne instrumente itd.

Medicinsko polje. Kompozitni materijali ugljikove vlake imaju odlične mehaničke vlasništvo i ne apsorpciju rendgenskih zraka, i mogu se koristiti za proizvodnju medicinskih rendgenskih mašina i ortopedičnih stenta. Kompositni materijali ugljikove vlake takođe imaju biokompatibilnost i kompatibilnost krvi, dobru stabilnost u biološkim okolišama, a takođe se koriste kao biomedicinski materijal. Osim toga, kompozite materijale se takođe koriste za proizvodnju sportske opreme i kao građevinske materijale.

4. Zirkonijev fosfat modifikovan kompozit materijal

U poslednjih godina, polimer/neorganički slojni nanokompoziti privlačili su široku pažnju zbog njihovih odličnih vlasništva u različitim aspektima. Mnogo ispitivanja pokazalo je da mehaničke i termalne vlasništvo kompozitnih materijala može biti značajno poboljšano sa malim sadržajem nano neorganičkih napunjenika. Trenutno je bilo mnogo ispitivanja o nanokompozitima neorganičnih slojnih materijala, poput montmorilonita i attapulgita sa 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. Takođe ima veliki kapacitet razmjene ion i karakteristike kontrolabilnog odnosa aspekta i distribucije uske veličine čestica, čineći ga prikladnom za pripremu polimera/slojnih neorganskih nanokompozita. Da bi povećali međuslojni prostor cirkonijskog fosfata, promijenili je odlaganje u polimernoj matrici i poboljšali kompatibilnost između slojeva fosfata zirkonija i polimerne matrice, potrebna je organska modifikacija ZrP-a. α - ZrP se uopšte modifikuje sa malim molekulskim aminima ili alkoholom kroz OH protonacijske reakcije ili vodoinstalne veze unutra i izvan njihovih slojeva, a također se mogu interalazirati i sa velikim molekulima. Međutim, zbog malog prostora međuslojeva, teško je direktno interalazirati velike molekule, i obično zahteva mala molekulska pre podrške prije nego što se razmjene sa velikim molekulima.

Duga lančana četvrtarna amonija sola (DMA-CMS) sintetizirala su korištenjem oktadecildimetilamina (DMA) i p-hlormetilstirene (CMS). α-ZrP je pre podrška metilamina i onda se razmenjala sa DMA-CMS kako bi dobila organički modifikovanu cirkonijsku fosfat (ZrP. DMA. CMS). Organski tretirani zirkonijski fosfat je potom se topio sa PS-om kako bi se pripremio nanokompoziti PS/organski modifikovani cirkonijski fosfat, a njihova struktura i vlasništva su proučavale.

XRD analiza pokazuje da je dugotrajni kvadratni amonijski sol DMA-CMS relativno lako uključiti između slojeva α - ZrP nakon pre podrške metilamina. Nakon interalacije, udaljenost interslojeva fosfata zirkonija povećava od 0,8 nm do 4,0 nm, a efekat interalacije je značajan. Nanokompozitni materijal koji je pripremljen ekstruzijom ZrP DMA-CMS modifikovanog cirkonijskog fosfata (ZrP DMA-CMS) i PS dalje proširi prostor međusloja od 4,0 nm na 4,3 nm u usporedbi sa ZrP DMA-CMS, s nekim polistirenom koji ulazi u međusloj cirkonijskog fosfata.

Mehanička analiza pokazuje da kada je sadržaj cirkonijskog fosfata 1%, napetost snaga, elastični modul, prolongacija na pauzu i utjecaj snage nanokompozita modifikovanih cirkonijskog fosfata PS/organskih modifikovanih cirkonijskih fosfata povećana je na 4%, 21%, 8%, i 43%. Ali sa povećanjem sadržaja cirkonijuma fosfata, napetost snaga, elastični modul, produljenje na pauzi, i utjecaja nanokompozita pokazuju smanjenje trend a, i snaga, krhkost i teškost materijala počinje da se smanjuje. Dodavanje odgovarajuće količine organskih modifikovanih zirkonijskih fosfata ZrP DMA-CMS ima određeni utjecaj na pojačanje i težak utjecaj na PS.