51吃瓜

1. M??ritelm?

Komposiittimateriaalit ovat uusia materiaaleja, jotka muodostuvat optimoimalla ja yhdist?m?ll? materiaalikomponenttien eri ominaisuuksia kehittyneill? materiaalink?sittelytekniikoilla. Komposiittimateriaalien yleinen m??ritelm? edellytt?? seuraavien edellytysten t?yttymist?:

i) Komposiittimateriaalien on oltava keinotekoisia ja suunniteltava ja valmistettava ihmisten tarpeiden mukaisesti;

ii) Komposiittimateriaalien on koostuttava kahdesta tai useammasta materiaalikomponentista, joilla on erilaiset kemialliset ja fysikaaliset ominaisuudet ja jotka on yhdistetty suunniteltuun muotoon, suhteeseen ja jakautumiseen siten, ett? kunkin komponentin v?lill? on selke?t rajapinnat;

(iii) Sill? on rakenteellinen suunnittelukyky ja sit? voidaan k?ytt?? komposiittirakenteen suunnitteluun;

(iv) Komposiittimateriaalit paitsi s?ilytt?v?t kunkin komponenttimateriaalin suorituskyvyn edut, my?s saavuttavat kattavan suorituskyvyn, jota yksitt?isell? komponenttimateriaalilla ei voida saavuttaa kunkin komponentin suorituskyvyn t?ydent?vyyden ja korrelaation avulla.

Komposiittimateriaalien matriisimateriaalit on jaettu kahteen luokkaan: metallinen ja ei-metallinen. Yleisesti k?ytettyj? metallisubstraatteja ovat alumiini, magnesium, kupari, titaani ja niiden seokset. Ei-metalliset substraatit sis?lt?v?t p??asiassa synteettisi? hartseja, kumia, keramiikkaa, grafiittia, hiilt? jne. T?rkeimm?t lujitusmateriaalit ovat lasikuitu, hiilikuitu, boorikuitu, aramidikuitu, piikarbidikuitu, asbestikuitu, viikset ja metallit.

2. Luokittelu

Komposiittimateriaalit ovat seos. Sill? on ollut merkitt?v? rooli monilla aloilla korvaamalla monia perinteisi? materiaaleja. Komposiittimateriaalit jaetaan metalli-metallikomposiittimateriaaleihin, ei-metalli-metallikomposiittimateriaaleihin ja ei-metalli-ei-metallikomposiittimateriaaleihin koostumuksensa mukaan. Rakenteellisten ominaisuuksiensa mukaan se voidaan jakaa edelleen:

① Kuituvahvistetut komposiittimateriaalit. Yhdist? erilaisia kuituvahvistettuja materiaaleja matriisimateriaalin sis?ll?. Kuten kuituvahvistetut muovit, kuituvahvistetut metallit jne.

② Laminoidut komposiittimateriaalit. Koostuu pintamateriaaleista ja ydinmateriaaleista, joilla on erilaiset ominaisuudet. Yleens? pintamateriaalilla on korkea lujuus ja on ohut; Ydinmateriaali on kevyt ja sill? on alhainen lujuus, mutta sill? on tietty j?ykkyys ja paksuus. Se on jaettu kahteen tyyppiin: kiinte? voileip? ja hunajakenno voileip?.

① Hienorakeiset komposiittimateriaalit. Jakele tasaisesti kovia hienohiukkasia matriisissa, kuten dispersiolujitettuja seoksia, metallikeramiikkaa jne.

① Hybridikomposiittimateriaalit. Koostuu kahdesta tai useammasta lujitusvaiheesta sekoitettuna yhteen matriisifaasimateriaaliin. Verrattuna tavallisiin yksivaiheisiin komposiittimateriaaleihin sen iskulujuus, v?symislujuus ja murtumiskest?vyys paranevat merkitt?v?sti, ja sill? on erityisi? l?mp?laajenemisominaisuuksia. Jakautuu kerroshybridiin, kerroshybrideihin, sandwichhybrideihin, kerroshybrideihin, kerroshybrideihin ja super hybrideihin komposiittimateriaaleihin.

Komposiittimateriaalit voidaan jakaa p??asiassa kahteen luokkaan: rakenteelliset komposiittimateriaalit ja toiminnalliset komposiittimateriaalit.

Rakenteelliset komposiittimateriaalit ovat materiaaleja, joita k?ytet??n kantavina rakenteina, jotka koostuvat pohjimmiltaan lujiteelementeist?, jotka kest?v?t kuormia ja matriiselementeist?, jotka voivat yhdist?? lujiteelementit kokonaiseksi materiaaliksi samalla kun v?litt?v?t voimia. Vahvistuksia ovat erilaiset lasit, keramiikka, hiili, polymeerit, metallit sek? luonnonkuidut, kankaat, viikset, levyt ja hiukkaset, kun taas matriiseja ovat polymeerit (hartsit), metallit, keramiikka, lasi, hiili ja sementti. Erilaiset rakenteelliset komposiittimateriaalit voivat koostua erilaisista vahvistusaineista ja matriiseista, ja ne voidaan nimet? k?ytetyn matriisin mukaan, kuten polymeeri (hartsi)pohjaiset komposiittimateriaalit. Rakenteellisten komposiittimateriaalien ominaisuus on, ett? ne voidaan suunnitella komponenttien valintaan materiaalin rasituksen vaatimusten mukaisesti k?yt?n aikana, ja mik? t?rkeint?, komposiittirakenteen suunnittelu voidaan my?s toteuttaa, eli vahvistusj?rjestelyn suunnittelu, joka voi kohtuudella vastata tarpeisiin ja s??st?? materiaaleja.

Funktionaaliset komposiittimateriaalit koostuvat yleens? funktionaalisista kehon komponenteista ja matriisin komponenteista, jotka eiv?t ainoastaan muodosta kokonaisuutta, vaan voivat my?s tuottaa synergistisi? tai vahvistavia toimintoja. Funktionaalisilla komposiittimateriaaleilla tarkoitetaan komposiittimateriaaleja, joilla on muita fysikaalisia ominaisuuksia kuin mekaanisia ominaisuuksia. Esimerkiksi johtavuus, suprajohtavuus, puolijohde, magnetismi, pietsos?hk?, vaimennus, absorptio, siirto, kitka, suojaus, palonesto, l?mm?nkest?vyys, ??nenvaimennus, eristys jne. korostavat tietty? toimintoa. Yhteisesti funktionaaliset komposiittimateriaalit. Funktionaaliset komposiittimateriaalit koostuvat p??asiassa toiminnallisista rungoista, lujitekappaleista ja matriiseista. Toiminnalliset kehot voivat koostua yhdest? tai useammasta toiminnallisesta materiaalista. Monitoiminnallisilla komposiittimateriaaleilla voi olla useita toimintoja. Samaan aikaan on my?s mahdollista luoda uusia funktioita komposiittiefektien ansiosta. Monitoiminnalliset komposiittimateriaalit ovat toiminnallisten komposiittimateriaalien kehityssuunta.

Komposiittimateriaalit voidaan jakaa my?s kahteen luokkaan: yleisesti k?ytetty ja kehittynyt.

Tavalliset komposiittimateriaalit, kuten lasikuitu, koostuvat heikon suorituskyvyn vahvistuksista, kuten lasikuiduista ja tavallisista korkeapolymeereist? (hartseista). Alhaisen hintansa vuoksi sit? on k?ytetty laajalti eri aloilla, kuten laivoissa, ajoneuvoissa, kemikaaliputkissa ja varastointis?ili?iss?, rakennusrakenteissa ja urheiluv?lineiss?.

Kehittyneet komposiittimateriaalit viittaavat komposiittimateriaaleihin, jotka koostuvat eritt?in suorituskykyisist? l?mp?kest?vist? polymeereist?, kuten hiilikuidusta ja aramidista. My?hemmin mukana otettiin my?s metallipohjaisia, keraamisia, hiilipohjaisia (grafiittipohjaisia) ja toiminnallisia komposiittimateriaaleja. Vaikka niill? on erinomainen suorituskyky, niiden hinnat ovat suhteellisen korkeat, joita k?ytet??n p??asiassa puolustusteollisuudessa, ilmailu- ja avaruusteollisuudessa, tarkkuuskoneissa, syv?nmeren sukellusveneiss?, robottien rakenneosissa ja huippuluokan urheiluv?lineiss?.

3. Sovellus

Komposiittimateriaalien t?rkeimm?t sovellusalueet ovat:

① Ilmailukentt?. Hyv?n l?mp?vakauden, korkean ominaislujuuden ja j?ykkyyden ansiosta komposiittimateriaaleja voidaan k?ytt?? lentokoneiden siipien ja etukappaleiden, satelliittiantennien ja niiden tukirakenteiden, aurinkokennojen siipien ja kuorien, suurten laukaisuajoneuvojen kuorien, moottorien kuorien, avaruussukkulan rakenneosien jne. valmistukseen.

② Autoteollisuus. Komposiittimateriaalien erityisten t?rin?nvaimennusominaisuuksien ansiosta ne voivat v?hent?? t?rin?? ja melua, niill? on hyv? v?symiskest?vyys, niit? on helppo korjata vaurioiden j?lkeen ja ne on helppo muodostaa kokonaisuutena. Siksi niit? voidaan k?ytt?? autojen korien, kantavien komponenttien, vaihteistoakselien, moottorin kiinnikkeiden ja niiden sis?isten komponenttien valmistukseen.

① Kemian, tekstiilin ja koneiden valmistuksen aloilla. Materiaali, joka koostuu hiilikuitu- ja hartsimatriisista, joilla on hyv? korroosionkest?vyys, jota voidaan k?ytt?? kemiallisten laitteiden, tekstiilikoneiden, paperikoneiden, kopiokoneiden, nopeiden ty?st?koneiden, tarkkuusinstrumenttien jne. valmistukseen.

① L??ketieteellinen ala. Hiilikuitukompoosiittimateriaaleilla on erinomaiset mekaaniset ominaisuudet ja r?ntgens?teiden imeytym?tt?myys, ja niit? voidaan k?ytt?? l??ketieteellisten r?ntgenkoneiden ja ortopedisten stenttien valmistukseen. Hiilikuitukompoosiittimateriaaleilla on my?s bioyhteensopivuus ja veren yhteensopivuus, hyv? stabiilisuus biologisissa ymp?rist?iss?, ja niit? k?ytet??n my?s biol??ketieteellisin? materiaaleina. Lis?ksi komposiittimateriaaleja k?ytet??n my?s urheiluv?lineiden valmistukseen ja rakennusmateriaaleina.

4. Zirkoniumfosfaattimodifioitu komposiittimateriaali

Viime vuosina polymeeri / ep?orgaaniset kerrostetut nanokomposiitit ovat her?tt?neet laajaa huomiota erinomaisten ominaisuuksiensa vuoksi eri osa-alueilla. Lukuisat tutkimukset ovat osoittaneet, ett? komposiittimateriaalien mekaanisia ja l?mp?ominaisuuksia voidaan merkitt?v?sti parantaa pienell? nanoep?orgaanisten t?yteaineiden pitoisuudella. T?ll? hetkell? on tehty monia tutkimuksia ep?orgaanisten kerrostettujen materiaalien, kuten montmorilloniitin ja attapulgiitin nanokomposiiteista polymeerien kanssa, mutta polymeeri/zirkoniumfosfaattinanokomposiiteista on suhteellisen v?h?n tutkimusta.

α-ZrP-laminaatilla on vakaa rakenne ja se voi s?ilytt?? suhteellisen vakaan laminaatin my?s vieraan tulon j?lkeen v?likerrokseen. Sill? on my?s suuri ioninvaihtokapasiteetti ja siin? on s??dett?viss? oleva kuvasuhde ja kapea hiukkaskokojakauma, joten se soveltuu polymeeri-/kerroksisten ep?orgaanisten nanokomposiittien valmistukseen. Zirkoniumfosfaatin v?likerroksen v?lisen v?lin lis??miseksi, sen delaminaation edist?miseksi polymeerimatriisissa ja zirkoniumfosfaattikerrosten ja polymeerimatriisin yhteensopivuuden parantamiseksi a-ZrP:n orgaaninen muuntaminen on tarpeen. α - ZrP muunnetaan yleens? pienimolekyylisill? amiineilla tai alkoholilla OH protonaatioreaktioiden tai vetysidosten kautta niiden kerrosten sis?ll? ja ulkopuolella, ja sit? voidaan my?s intercaloida suurten molekyylien kanssa. Pienen v?likerroksen v?lin vuoksi suuria molekyylej? on vaikea suoraan intercaloida, ja yleens? se vaatii pienen molekyylin esituen ennen vaihtamista suurten molekyylien kanssa.

Pitk?ketjuiset kvaternaariset ammoniumsuolat (DMA-CMS) syntetisoitiin oktadesyylidimetyyliamiinilla (DMA) ja p-kloorimetyylistyreenill? (CMS). α-ZrP tuettiin metyyliamiinilla ja vaihdettiin sitten DMA-CMS:ll? orgaanisesti muunnetun zirkoniumfosfaatin (ZrP. DMA. CMS) saamiseksi. Orgaanisesti k?sitelty zirkoniumfosfaatti sulatettiin PS:n ja orgaanisesti muunnettujen zirkoniumfosfaattinanokomposiittien valmistamiseksi ja niiden rakennetta ja ominaisuuksia tutkittiin.

XRD-analyysi osoittaa, ett? pitk?ketjuinen kvaternaarinen ammoniumsuola DMA-CMS on suhteellisen helppo sijoittaa α-ZrP-kerrosten v?liin metyyliamiinin esituen j?lkeen. Interkalaation j?lkeen zirkoniumfosfaatin v?likerroset?isyys kasvaa 0,8 nm:st? 4,0 nm:??n ja interkalaatiovaikutus on merkitt?v?. ZrP DMA-CMS modifioidun zirkoniumfosfaatin (ZrP DMA-CMS) ja PS:n kaksoisruuvinpuristamalla valmistettu nanokomposiittimateriaali laajentaa edelleen v?likerrosten v?list? et?isyytt? 4,0 nm:st? 4,3 nm:??n verrattuna ZrP DMA-CMS:??n, jolloin zirkoniumfosfaatin v?likerrokseen p??see jonkin verran polystyreeni?.

Mekaaninen analyysi osoittaa, ett? kun zirkoniumfosfaatin pitoisuus on 1%, PS / orgaanisten muunnettujen zirkoniumfosfaattinanokomposiittien vetolujuus, elastismoduuli, murtumisvenym? ja iskulujuus lis??ntyv?t 4%, 21%, 8% ja 43%. Mutta zirkoniumfosfaattipitoisuuden kasvun my?t? nanokomposiittien vetolujuus, elastismoduuli, murtumisvenym? ja iskulujuus osoittavat laskusuuntauksen, ja materiaalin lujuus, j?ykkyys ja sitkeys alkavat v?henty?. Sopivan m??r?n orgaanista modifioitua zirkoniumfosfaattia ZrP DMA-CMS:ll? on tietty vahvistava ja karkottava vaikutus PS:??n.