English
Spanish
Arabic
Spanish Basque
Portuguese
Belarusian
Japanese
Russian
Icelandic
Bulgarian
Azerbaijani
Estonian
Irish
Polish
Persian
Boolean
Danish
German
French
Filipino
Finnish
Korean
Dutch
Galician
Catalan
Croatian
Latin
Latvian
Romanian
Maltese
Malay
Macedonian
Norwegian
Swedish
Serbian
Slovak
Slovenian
Swahili
Thai
Turkish
Welsh
Urdu
Ukrainian
Greek
Hungarian
Italian
Yiddish
Indonesian
Vietnamese
¼òÌåÖÐÎÄ
Haitian Creole
1. Definice
Kompozitn¨ª materi¨¢ly jsou nov¨¦ materi¨¢ly tvo?en¨¦ optimalizac¨ª a kombinac¨ª r?zn?ch vlastnost¨ª materi¨¢lov?ch komponent pomoc¨ª pokro?il?ch technik p?¨ªpravy materi¨¢lu. Obecn¨¢ definice kompozitn¨ªch materi¨¢l? vy?aduje spln¨§n¨ª n¨¢sleduj¨ªc¨ªch podm¨ªnek:
i) kompozitn¨ª materi¨¢ly mus¨ª b?t um¨§l¨¦ a navr?eny a vyrobeny podle pot?eb lid¨ª;
ii) kompozitn¨ª materi¨¢ly mus¨ª b?t slo?eny ze dvou nebo v¨ªce materi¨¢lov?ch slo?ek s r?zn?mi chemick?mi a fyzik¨¢ln¨ªmi vlastnostmi, kombinovan?ch v navr?en¨¦ form¨§, proporci a distribuci, s jasn?mi rozhran¨ªmi mezi ka?dou slo?kou;
iii) m¨¢ konstruk?n¨ª navrhovatelnost a m??e b?t pou?ita pro n¨¢vrh kompozitn¨ª konstrukce;
iv) Kompozitn¨ª materi¨¢ly nejen udr?uj¨ª v?hody vlastnosti ka?d¨¦ho komponentn¨ªho materi¨¢lu, ale tak¨¦ dosahuj¨ª komplexn¨ªho v?konu, kter¨¦ho nelze dos¨¢hnout jedn¨ªm komponentn¨ªm materi¨¢lem prost?ednictv¨ªm dopl¨¾kovosti a korelace vlastnost¨ª ka?d¨¦ komponenty.
Maticov¨¦ materi¨¢ly kompozitn¨ªch materi¨¢l? jsou rozd¨§leny do dvou kategori¨ª: kovov¨¦ a nekovov¨¦. B¨§?n¨§ pou?¨ªvan¨¦ kovov¨¦ substr¨¢ty zahrnuj¨ª hlin¨ªk, ho??¨ªk, m¨§?, titan a jejich slitiny. Nekovov¨¦ substr¨¢ty zahrnuj¨ª p?edev?¨ªm syntetick¨¦ prysky?ice, pry?, keramika, grafit, uhl¨ªk atd. Mezi hlavn¨ª v?ztu?n¨¦ materi¨¢ly pat?¨ª sklen¨§n¨¢ vl¨¢kna, uhl¨ªkov¨¢ vl¨¢kna, borov¨¢ vl¨¢kna, aramidov¨¢ vl¨¢kna, karbidov¨¢ vl¨¢kna k?em¨ªku, azbestov¨¢ vl¨¢kna, vousy a kovy.
2. Klasifikace
Kompozitn¨ª materi¨¢ly jsou sm¨§s. Hr¨¢la v?znamnou roli v mnoha oblastech a nahrazuje mnoho tradi?n¨ªch materi¨¢l?. Kompozitn¨ª materi¨¢ly jsou rozd¨§leny na kompozitn¨ª materi¨¢ly kovu na kov, nekovov¨¦ na kov kompozitn¨ª materi¨¢ly a nekovov¨¦ na nekovov¨¦ kompozitn¨ª materi¨¢ly podle jejich slo?en¨ª. Podle sv?ch konstruk?n¨ªch charakteristik m??e b?t d¨¢le rozd¨§lena na:
¢Ù kompozitn¨ª materi¨¢ly vyztu?en¨¦ vl¨¢kny. Slo?it r?zn¨¦ materi¨¢ly vyztu?en¨¦ vl¨¢kny v r¨¢mci materi¨¢lu matrice. Jako jsou plasty vyztu?en¨¦ vl¨¢kny, kovy vyztu?en¨¦ vl¨¢kny atd.
¢Ú Laminovan¨¦ kompozitn¨ª materi¨¢ly. Skl¨¢d¨¢ se z povrchov?ch materi¨¢l? a j¨¢drov?ch materi¨¢l? s r?zn?mi vlastnostmi. Obvykle m¨¢ povrchov? materi¨¢l vysokou pevnost a je tenk?; J¨¢drov? materi¨¢l je lehk? a m¨¢ n¨ªzkou pevnost, ale m¨¢ ur?itou tuhost a tlou??ku. Je rozd¨§len do dvou typ?: pevn? sendvi? a pl¨¢??ov? sendvi?.
¢Û Jemnozrnn¨¦ kompozitn¨ª materi¨¢ly. V matrici rovnom¨§rn¨§ distribuujte tvrd¨¦ jemn¨¦ ?¨¢stice, jako jsou slitiny zes¨ªlen¨¦ disperzem, kovov¨¢ keramika atd.
¢Ü Hybridn¨ª kompozitn¨ª materi¨¢ly. Skl¨¢d¨¢ se ze dvou nebo v¨ªce materi¨¢l? v?ztu?n¨¦ f¨¢ze sm¨ªchan?ch v jednom materi¨¢lu maticov¨¦ f¨¢ze. Ve srovn¨¢n¨ª s b¨§?n?mi jednof¨¢zov?mi kompozitn¨ªmi materi¨¢ly jsou jeho n¨¢razov¨¢ pevnost, ¨²navov¨¢ pevnost a lomov¨¢ hou?evnatost v?razn¨§ zlep?eny a m¨¢ speci¨¢ln¨ª tepeln¨¦ rozta?nosti. Rozd¨§leno na vnit?n¨ª hybridn¨ª, mezivrstv¨¦ hybridn¨ª, sendvi?ov¨¦ hybridn¨ª, intra/mezivrstv¨¦ hybridn¨ª a super hybridn¨ª kompozitn¨ª materi¨¢ly.
Kompozitn¨ª materi¨¢ly lze rozd¨§lit hlavn¨§ do dvou kategori¨ª: konstruk?n¨ª kompozitn¨ª materi¨¢ly a funk?n¨ª kompozitn¨ª materi¨¢ly.
Konstruk?n¨ª kompozitn¨ª materi¨¢ly jsou materi¨¢ly pou?¨ªvan¨¦ jako nosn¨¦ konstrukce, kter¨¦ se v z¨¢sad¨§ skl¨¢daj¨ª z v?ztu?n?ch prvk?, kter¨¦ odolaj¨ª zat¨ª?en¨ª, a matricov?ch prvk?, kter¨¦ mohou spojit v?ztu?n¨¦ prvky do cel¨¦ho materi¨¢lu a z¨¢rove¨¾ p?en¨¢?et s¨ªly. V?ztu?e zahrnuj¨ª r?zn¨¦ typy skla, keramiky, uhl¨ªku, polymer?, kov?, stejn¨§ jako p?¨ªrodn¨ª vl¨¢kna, tkaniny, vousy, listy a ?¨¢stice, zat¨ªmco matrice zahrnuj¨ª polymery (prysky?ice), kovy, keramika, sklo, uhl¨ªk a cement. R?zn¨¦ konstruk?n¨ª kompozitn¨ª materi¨¢ly mohou b?t slo?eny z r?zn?ch v?ztu?n?ch prost?edk? a matic a pojmenov¨¢ny podle pou?it¨¦ matrice, jako jsou kompozitn¨ª materi¨¢ly na b¨¢zi polymer? (prysky?ice). Charakteristikou konstruk?n¨ªch kompozitn¨ªch materi¨¢l? je, ?e mohou b?t navr?eny pro v?b¨§r komponent podle po?adavk? nap¨§t¨ª materi¨¢lu b¨§hem pou?¨ªv¨¢n¨ª, a co je d?le?it¨§j?¨ª, m??e b?t tak¨¦ proveden n¨¢vrh kompozitn¨ª konstrukce, tj. n¨¢vrh uspo?¨¢d¨¢n¨ª v?ztu?e, kter? m??e rozumn¨§ uspokojit pot?eby a u?et?it materi¨¢ly.
Funk?n¨ª kompozitn¨ª materi¨¢ly se obecn¨§ skl¨¢daj¨ª z funk?n¨ªch slo?ek t¨§la a maticov?ch slo?ek, kter¨¦ nejen hraj¨ª roli p?i tvorb¨§ celku, ale tak¨¦ m??e vytv¨¢?et synergick¨¦ nebo posiluj¨ªc¨ª funkce. Funk?n¨ª kompozitn¨ª materi¨¢ly se vztahuj¨ª na kompozitn¨ª materi¨¢ly, kter¨¦ poskytuj¨ª jin¨¦ fyzik¨¢ln¨ª vlastnosti ne? mechanick¨¦ vlastnosti. Nap?¨ªklad vodivost, supravodivost, polovodi?, magnetismus, piezoelektricka, tlumen¨ª, absorpce, p?enos, t?en¨ª, st¨ªn¨§n¨ª, zpomalov¨¢n¨ª ho?en¨ª, tepeln¨¢ odolnost, absorpce zvuku, izolace atd. zd?raz¨¾uj¨ª ur?itou funkci. Spole?n¨§ ozna?ovan¨¦ jako funk?n¨ª kompozitn¨ª materi¨¢ly. Funk?n¨ª kompozitn¨ª materi¨¢ly se skl¨¢daj¨ª p?edev?¨ªm z funk?n¨ªch t¨§les, v?ztu?n?ch t¨§les a matic. Funk?n¨ª t¨§lesa mohou b?t slo?eny z jednoho nebo v¨ªce funk?n¨ªch materi¨¢l?. Multifunk?n¨ª kompozitn¨ª materi¨¢ly mohou m¨ªt v¨ªce funkc¨ª. Mezit¨ªm je tak¨¦ mo?n¨¦ generovat nov¨¦ funkce d¨ªky kompozitn¨ªm efekt?m. Multifunk?n¨ª kompozitn¨ª materi¨¢ly jsou sm¨§rem v?voje funk?n¨ªch kompozitn¨ªch materi¨¢l?.
Kompozitn¨ª materi¨¢ly lze tak¨¦ rozd¨§lit do dvou kategori¨ª: b¨§?n¨§ pou?¨ªvan¨¦ a pokro?il¨¦.
B¨§?n¨¦ kompozitn¨ª materi¨¢ly, jako jsou sklen¨§n¨¦ vl¨¢kna, se skl¨¢daj¨ª z n¨ªzk?ch v?ztu?¨ª, jako jsou sklen¨§n¨¢ vl¨¢kna a b¨§?n¨¦ vysok¨¦ polymery (prysky?ice). D¨ªky sv¨¦ n¨ªzk¨¦ cen¨§ byl ?iroce pou?¨ªv¨¢n v r?zn?ch oblastech, jako jsou lod¨§, vozidla, chemick¨¦ potrub¨ª a skladovac¨ª n¨¢dr?e, stavebn¨ª konstrukce a sportovn¨ª vybaven¨ª.
Pokro?il¨¦ kompozitn¨ª materi¨¢ly odkazuj¨ª na kompozitn¨ª materi¨¢ly slo?en¨¦ z vysoce v?konn?ch tepeln¨§ odoln?ch polymer?, jako jsou uhl¨ªkov¨¢ vl¨¢kna a aramid. Pozd¨§ji byly tak¨¦ zahrnuty kovov¨¦, keramick¨¦, uhl¨ªkov¨¦ (grafitov¨¦) a funk?n¨ª kompozitn¨ª materi¨¢ly. P?esto?e maj¨ª vynikaj¨ªc¨ª v?kon, jejich ceny jsou relativn¨§ vysok¨¦, pou?¨ªvaj¨ª se p?edev?¨ªm v obrann¨¦m pr?myslu, letectv¨ª, p?esn?ch stroj¨ªch, hlubokomo?sk?ch ponorn?ch lod¨ªch, konstruk?n¨ªch komponent¨¢ch robot? a ?pi?kov¨¦m sportovn¨ªm vybaven¨ª.
3. Aplikace
Hlavn¨ª oblasti pou?it¨ª kompozitn¨ªch materi¨¢l? jsou:
¢Ù Leteck¨¦ pole. D¨ªky sv¨¦ dobr¨¦ tepeln¨¦ stabilit¨§, vysok¨¦ specifick¨¦ pevnosti a tuhosti mohou b?t kompozitn¨ª materi¨¢ly pou?ity k v?rob¨§ k?¨ªdel a p?edn¨ªch t¨§les letadel, satelitn¨ªch ant¨¦n a jejich nosn?ch konstrukc¨ª, k?¨ªdel a sko?epin sol¨¢rn¨ªch ?l¨¢nk?, velk?ch sko?epin startovn¨ªch vozidel, sko?epin motor?, konstruk?n¨ªch komponent kosmick¨¦ raketopl¨¢ny atd.
¢Ú Automobilov? pr?mysl. D¨ªky speci¨¢ln¨ªm vlastnostem tlumen¨ª vibrac¨ª kompozitn¨ªch materi¨¢l? mohou sn¨ª?it vibrace a hluk, maj¨ª dobrou odolnost proti ¨²nav¨§, jsou snadno opraviteln¨¦ po po?kozen¨ª a jsou snadno tvo?iteln¨¦ jako celek.
¢Û V oblastech chemick¨¦, textiln¨ª a strojn¨ª v?roby. Materi¨¢l slo?en? z uhl¨ªkov?ch vl¨¢ken a matrice prysky?ice s dobrou odolnost¨ª proti korozi, kter? lze pou?¨ªt k v?rob¨§ chemick?ch ³ú²¹?¨ª³ú±ð²Ô¨ª, textiln¨ªch stroj?, pap¨ªrov?ch stroj?, kop¨ªrek, vysokorychlostn¨ªch obr¨¢b¨§c¨ªch stroj?, p?esn?ch n¨¢stroj? atd.
¢Ü L¨¦ka?sk? obor. Kompozitn¨ª materi¨¢ly uhl¨ªkov?ch vl¨¢ken maj¨ª vynikaj¨ªc¨ª mechanick¨¦ vlastnosti a neabsorpci rentgenov¨¦ho z¨¢?en¨ª a mohou b?t pou?ity k v?rob¨§ l¨¦ka?sk?ch rentgenov?ch stroj? a ortopedick?ch stent?. Kompozitn¨ª materi¨¢ly uhl¨ªkov?ch vl¨¢ken maj¨ª tak¨¦ biokompatibilitu a krevn¨ª kompatibilitu, dobrou stabilitu v biologick¨¦m prost?ed¨ª a jsou tak¨¦ pou?¨ªv¨¢ny jako biomedic¨ªnsk¨¦ materi¨¢ly. Krom¨§ toho se kompozitn¨ª materi¨¢ly pou?¨ªvaj¨ª tak¨¦ pro v?robu sportovn¨ªho vybaven¨ª a jako stavebn¨ª materi¨¢ly.
4. kompozitn¨ª materi¨¢l modifikovan? fosfore?nanem zirkonu
V posledn¨ªch letech zaujaly polymern¨ª/anorganick¨¦ vrstven¨¦ nanokompozity ?irokou pozornost d¨ªky sv?m vynikaj¨ªc¨ªm vlastnostem v r?zn?ch aspektech. ?etn¨¦ studie uk¨¢zaly, ?e mechanick¨¦ a tepeln¨¦ vlastnosti kompozitn¨ªch materi¨¢l? lze v?razn¨§ zlep?it s mal?m obsahem nano anorganick?ch plniv. V sou?asn¨¦ dob¨§ existuje mnoho studi¨ª o nanokompozit¨¢ch anorganick?ch vrstven?ch materi¨¢l?, jako je montmorillonit a attapulgit s polymery, ale existuje relativn¨§ m¨¢lo v?zkumu nanokompozit? polymeru/fosfore?nanu zirkonu.
Lamin¨¢t ¦Á-ZrP m¨¢ stabiln¨ª strukturu a dok¨¢?e udr?et relativn¨§ stabiln¨ª lamin¨¢t i po zaveden¨ª hosta do mezivrstvy. M¨¢ tak¨¦ velkou kapacitu iontov¨¦ v?m¨§ny a m¨¢ kontrolovateln? pom¨§r stran a ¨²zk¨¦ rozlo?en¨ª velikosti ?¨¢stic, ?¨ªm? je vhodn? pro p?¨ªpravu polymer?/vrstven?ch anorganick?ch nanokompozit?. Pro zv??en¨ª mezivrstv¨¦ho vzd¨¢lenosti fosfore?nanu zirkonu, podporu jeho delaminace v polymern¨ª matrici a zv??en¨ª kompatibility mezi vrstvami fosfore?nanu zirkonu a polymern¨ª matric¨ª je nutn¨¢ organick¨¢ modifikace a-ZrP. ¦Á-ZrP je obecn¨§ modifikov¨¢n s mal?mi molekulami aminy nebo alkoholy prost?ednictv¨ªm protona?n¨ªch reakc¨ª nebo vod¨ªkov¨¦ vazby uvnit? a vn¨§ jejich vrstev a m??e b?t tak¨¦ interkalov¨¢n s velk?mi molekulami. Nicm¨¦n¨§, vzhledem k mal¨¦mu mezivrstv¨¦mu vzd¨¢lenosti, je obt¨ª?n¨¦ p?¨ªmo interkalovat velk¨¦ molekuly, a obvykle vy?aduje malou molekulu p?ed v?m¨§nou s velk?mi molekulami.
Dlouh¨¦ ?et¨§zce kvart¨¦rn¨ªch amonn?ch sol¨ª (DMA-CMS) byly syntetizov¨¢ny pomoc¨ª oktadecyldimethylaminu (DMA) a p-chlormethylstyrenu (CMS). ¦Á-ZrP byl p?edem podporov¨¢n methylaminem a n¨¢sledn¨§ vym¨§n¨§n s DMA-CMS pro z¨ªsk¨¢n¨ª organicky modifikovan¨¦ho zirkoniov¨¦ho fosf¨¢tu (ZrP. DMA. CMS). Organicky o?et?en? fosfore?nan zirkoniov? byl n¨¢sledn¨§ sm¨ªch¨¢n s PS pro p?¨ªpravu nanokompozit? PS/organicky modifikovan¨¦ho fosfore?nanu zirkoniov¨¦ho a byla studov¨¢na jejich struktura a vlastnosti.
XRD anal?za ukazuje, ?e dlouh¨¦ ?et¨§zce kvart¨¦rn¨ª amonn¨¦ soli DMA-CMS je relativn¨§ snadn¨¦ vlo?it mezi vrstvy ¦Á,ZrP po p?edpodpo?e methylaminu. Po interkalaci se mezivrstv¨¢ vzd¨¢lenost zirkonofosf¨¢tu zvy?uje od 0,8 nm do 4,0 nm a interkala?n¨ª efekt je v?znamn?. Nanokompozitn¨ª materi¨¢l p?ipraven? dvou?nekovou extruz¨ª ZrP DMA-CMS modifikovan¨¦ho zirkoniov¨¦ho fosfore?nanu (ZrP DMA-CMS) a PS d¨¢le roz?i?uje mezivrstv¨¦ vzd¨¢lenosti od 4,0 nm na 4,3 nm ve srovn¨¢n¨ª se ZrP DMA-CMS, p?i?em? do mezivrstvy zirkoniov¨¦ho fosfore?nanu vstupuje ur?it? polystyren.
Mechanick¨¢ anal?za ukazuje, ?e kdy? je obsah fosfore?nanu zirkonu 1%, pevnost v tahu, modul pru?nosti, prota?en¨ª p?i zlomen¨ª a n¨¢razov¨¢ pevnost nanokompozit? PS/organicky modifikovan¨¦ho fosfore?nanu zirkonu se zv??¨ª o 4%, 21%, 8%, resp. 43%, resp. Ale se zv??en¨ªm obsahu zirkoniov¨¦ho fosfore?nanu vykazuj¨ª pevnost v tahu, pru?nost, prota?en¨ª p?i zlomen¨ª a n¨¢razov¨¢ pevnost nanokompozit? klesaj¨ªc¨ª trend a pevnost, tuhost a hou?evnatost materi¨¢lu za?¨ªnaj¨ª klesat. P?id¨¢n¨ª odpov¨ªdaj¨ªc¨ªho mno?stv¨ª organicky modifikovan¨¦ho zirkoniov¨¦ho fosfore?nanu ZrP DMA-CMS m¨¢ ur?it? posiluj¨ªc¨ª a zpev¨¾uj¨ªc¨ª ¨²?inek na PS.
