51吃瓜

1. Definícia

Kompozitné materiály sú nové materiály vytvorené optimalizáciou a kombináciou r?znych vlastností materiálnych komponentov s pou?itím pokro?il?ch techník prípravy materiálu. V?eobecná definícia zlo?en?ch materiálov si vy?aduje splnenie t?chto podmienok:

i) Kompozitné materiály musia by? umelé a navrhnuté a vyrobené pod?a potrieb ?udí;

ii) Kompozitné materiály musia by? zlo?ené z dvoch alebo viacer?ch materiálov?ch zlo?iek s r?znymi chemick?mi a fyzick?mi vlastnos?ami, kombinovan?ch v navrhnutej forme, pomere a distribúcii s jasn?mi rozhraniami medzi ka?dou zlo?kou;

iii) má ?trukturálnu dizajnovate?nos? a m??e sa pou?i? na dizajnovanie zlo?enej ?truktúry;

iv) Kompozitné materiály nielen zachovávajú v?hody v?konnosti ka?dého materiálu zlo?ky, ale aj dosiahnu komplexnú v?konnos?, ktorú nemo?no dosiahnu? jedin?m materiálom zlo?ky prostredníctvom komplementárnosti a korelácie v?konnosti ka?dej zlo?ky.

Materiály matrice zo zlo?en?ch materiálov sú rozdelené na dve kategórie: kovové a nekovové. Oby?ajne pou?ívané kovové substráty zah?ňajú hliník, hor?ík, medi, titán a ich zliatiny. Nekovové substráty zah?ňajú najm? syntetické ?ivice, kau?uk, keramiku, grafit, uhlík at?. Hlavné posilňujúce materiály zah?ňajú sklené vlákno, uhlíkové vlákno, bórové vlákno, aramidné vlákno, kremi?ité karbidné vlákno, azbestové vlákno, whiskers a kovy.

2. Klasifikácia

Zlo?ené materiály sú zmes. V mnoh?ch oblastiach zohráva v?znamnú úlohu a nahrádza mnoho tradi?n?ch materiálov. Kompozitné materiály sa rozdelia na kovové kompozitné materiály, nekovové na kovové kompozitné materiály a nekovové na nekovové kompozitné materiály pod?a ich zlo?enia. Pod?a jej ?trukturálnych vlastností sa m??e ?alej rozdeli? na:

\9312; Kompozitné materiály posilnené vláknami. Zlo?i? r?zne materiály posilnené vláknami v materiáli matrice. Napríklad plasty posilnené vláknami, vláknami posilnené kovy at?.

\9313; Laminované zlo?ené materiály. Pozostáva z povrchov?ch materiálov a jadrov?ch materiálov s r?znymi vlastnos?ami. Oby?ajne má povrchov? materiál vysokú silu a je tenk?; Hlavn? materiál je ?ahk? a má nízku silu, ale má ur?it ú tvrdos? a hrúbku. Je rozdelen? na dva typy: pevn? sendvi? a medov? sendvi?.

③ Pekné zrnené kompozitné materiály. Jednotne rozdeli? tvrdé jemné ?astice v matrici, ako sú zliatiny posilnené rozpt?lením, kovová keramika at?.

Hybridné zlo?ené materiály. Pozostáva z dvoch alebo viacer?ch posilňujúcich fázov?ch materiálov zmie?an?ch v jednom materiále fázy matrice. V porovnaní s be?n?mi zlo?en?mi materiálmi jednotlivej posilnenej fázy sa v?razne zlep?uje jeho nárazová sila, únava a pevnos? zlomeniny a má osobitné vlastnosti tepelnej expanzie. Rozdelené na hybridné, hybridné v medzivrstvách, hybridné sendvi?e, hybridné v rámci/medzi vrstvami a super hybridné zlo?ené materiály.

Kompozitné materiály sa m??u rozdeli? hlavne na dve kategórie: ?trukturálne kompozitné materiály a funk?né kompozitné materiály.

?trukturálne zlo?ené materiály sú materiály pou?ívané ako nosné kon?trukcie, ktoré sú v podstate zlo?ené z posilňujúcich prvkov, ktoré m??u odola? za?a ?eniu a matricov?m prvkom, ktoré m??u spája? posilňujúce prvky do celého materiálu a zároveň prená?a? sily. Posilnenia zah?ňajú r?zne typy skla, keramiky, uhlíka, polymérov, kovov, ako aj prírodné vlákna, tkaniny, whiskers, listy a ?astíc, zatia? ?o matrice zah?ňajú polyméry (?ivice), kovy, keramiku, sklo, uhlík a cement. R?zne ?trukturálne zlo?ené materiály sa m??u sklada? z r?znych posilňujúcich látok a matricí a m??u sa ozna?ova? pod?a pou?itej matrice, ako sú zlo?ené materiály na báze polymérov (?ivice). Charakteristikou ?trukturálnych zlo?en?ch materiálov je, ?e m??u by? navrhnuté na v?ber komponentov v s úlade s po?iadavkami stresu materiálu po?as pou?ívania, a ?o je d?le?itej?ie, mo?no navrhnú? aj kon?trukciu zlo?enej ?truktúry, t. j. navrhnú? posilnenie zariadenia, ktoré m??e primerane sp?ňa? potreby a zachráni? materiály.

Funk?né zlo?ené materiály sú vo v?eobecnosti zlo?ené z funk?n?ch zlo?iek tela a komponentov matrice. Matrixa zohráva nielen úlohu pri tvorbe celého, ale m??e tie? vytvára? synergické alebo posilňujúce funkcie. Funk?né zlo?ené materiály sa vz?ahujú na zlo?ené materiály, ktoré poskytujú iné fyzické vlastnosti ako mechanické vlastnosti. Napríklad vodi?nos?, nadvodi?nos?, polovodi?, magnetizmus, piezoelektrická energia, vlhkos?, absorpcia, prenos, trinutie, ?tít, zadr?iavanie plameňa, tepelná rezistencia, absorpcia zvuku, izolácia at?. zd?razňujú ur?itú funkciu. Kolektívne ozna?ené ako funk?né zlo?ené materiály. Funk?né zlo?ené materiály pozostávajú najm? z funk?n?ch orgánov, posilňujúcich orgánov a matricí. Funk?né telá m??u by? zlo?ené z jedného alebo viacer?ch funk?n?ch materiálov. Viacnásobné zlo?ené materiály m??u ma? viaceré funkcie. Medzit?m je tie? mo?né vytvori? nové funkcie v d?sledku zlo?en?ch ú?inkov. Viacnásobné zlo?ené materiály sú smerom v?voja funk?n?ch zlo?en?ch materiálov.

Zlo?ené materiály sa m??u rozdeli? aj na dve kategórie: be ?ne pou?ívané a pokro?ilé.

?asté zlo?ené materiály, ako je vláknové sklo, pozostávajú z nízkov?konn?ch posilnení, ako sú sklené vlákna a be?né vysoké polyméry (?ivice). Vzh?adom na nízku cenu sa pou?íval vo ve?kej miere v r?znych oblastiach, ako sú lode, vozidlá, chemické potrubie a skladovacie nádr?e, stavebné ?truktúry a ?portové zariadenia.

Pokra?ované zlo?ené materiály sa vz?ahujú na zlo?ené materiály zlo?ené z polymérov vysokoú?inne tepelne rezistentn?ch, ako sú uhlíkové vlákna a aramid. ?alej boli zahrnuté aj zlo?ené materiály na báze kovov, keramick?ch, uhlíkov?ch (grafitov?ch) a funk?n?ch. Hoci majú vynikajúcu v?konnos?, ceny sú relatívne vysoké, najm? pou?ívané v obrannom priemysle, v leteckom priestore, presn?ch strojoch, hlbokomorsk?ch ponorkách, robotov?ch ?trukturálnych komponentoch a vysoko?kolsk?ch ?portov?ch zariadeniach.

3. Uplatňovanie

Hlavn?mi oblas?ami pou?itia zlo?en?ch materiálov sú:

Letecké pole. Vzh?adom na ich dobrú tepelnú stabilitu, vysokú ?pecifickú silu a pevnos? sa m??u na v?robu lietadiel krídel a predn?ch tiel, satelitn?ch antény a ich podporn?ch kon?trukcií, solárnych buniek krídel a oblúk, ve?k?ch oblúk spusten?ch vozidiel, oblúk motora, ?trukturálnych komponentov vesmírneho shuttle at?. pou?íva? zlo?ené materiály.

Automobiln? priemysel. Vzh?adom na osobitné vibra?né vlhké vlastnosti zlo?en?ch materiálov m??u zni?ova? vibráciu a hluk, majú dobrú únavu, sú ?ahké opravi? po po?kodení a sú ?ahké tvori? ako celok. Preto sa m??u pou?íva? na v?robu automobilov?ch telov, nákladn?ch komponentov, prenosov?ch ?achtov, montá?nych motorov a ich vnútorn?ch komponentov.

v oblastiach chemickej, textilnej a strojovej v?roby. Materiál pozostávajúci z uhlíkov?ch vlákien a ?ivice s dobrou odolnos?ou proti korózii, ktor? sa m??e pou?íva? na v?robu chemick?ch zariadení, textiln?ch strojov, papierov?ch strojov, kopírovacích zariadení, vysokor?chlostn?ch strojov?ch nástrojov, presn?ch nástrojov at?.

Medzinárodné pole. Kompozitné materiály uhlíkov?ch vlákien majú vynikajúce mechanické vlastnosti a neebsorpciu r?ntgenov?ch ?iarov a m??u sa pou?íva? na v?robu lekárskych r?ntgenov?ch strojov a ortopedn?ch stentov. Zlo?ené materiály uhlíkov?ch vlákien majú tie? biokompatibilitu a kompatibilitu krvi, dobrú stabilitu v biologick?ch prostrediach a pou?ívajú sa aj ako biomedicínske materiály. Okrem toho sa zlo?ené materiály pou?ívajú aj na v?robu ?portov?ch zariadení a ako stavebné materiály.

4. modifikovan? zlo?en? materiál fosfore?nanu cirkónového

V posledn?ch rokoch sa z d?vodu ich vynikajúcich vlastností v r?znych aspektoch venovala ?iroká pozornos? polymérov?m/anorganick?m vrstvov?m nanokompozitom. V sú?asnosti sa vykonali mnohé ?túdie nanokompozitov neorganick?ch vrstvov?ch materiálov, ako je montmorillonit a attapulgit s polymérmi, ale v?skum nanokompozitov polyméru/cirkóniumfosfátu je relatívne málo.

Laminát α – ZrP má stabilnú ?truktúru a m??e udr?iava? relatívne stabiln? laminát aj po zavedení hos?a do medzivrstvy. Má tie? ve?kú v?mennú kapacitu iónov a má kontrolovate?n? pomer aspektov a úzku distribuciu ve?kosti ?astíc, ?o ju umo?ňuje vhodnú na prípravu polymérov?ch/vrstvov?ch anorganick?ch nanokompozitov. Na zv??enie medzivrstvového priestoru cirkóniumfosfátu je potrebná organická úprava a-ZrP, podpori? jeho delamináciu v polymérovej matrici a zv??i? kompatibilitu medzi vrstvami cirkóniumfosfátu a polymérovej matrice. α - ZrP sa vo v?eobecnosti modifikuje s mal?mi molekuln?mi amínmi alebo alkoholmi prostredníctvom protonácií OH alebo v?zby vodíka vo vnútri a mimo ich vrstvy a m??e sa tie? spája? s ve?k?mi molekulami. Av?ak vzh?adom na mal? prierez medzi vrstvami je ?a?ké priamo prepája? ve?ké molekuly a zvy?ajne si vy?aduje malú molekulnú predpodporu pred v?menou s ve?k?mi molekulami.

Dlh? re?azec kvaternárnych amónnych soli (DMA- CMS) sa syntetizovali pomocou oktadecyldimetylamínu (DMA) a p- chlórmetylstyrénu (CMS). α - ZrP sa predt?m podporoval metylamínom a potom sa vymenil s DMA- CMS na získanie organicky modifikovaného zirkónového fosfátu (ZrP. DMA. CMS). Ekologicky lie?en? cirkóniumfosfát sa potom roztopil s PS na prípravu nanokompozitov PS/organicky modifikovaného cirkóniumfosfátu a skúmali sa ich ?truktúra a vlastnosti.

Anal?za XRD ukazuje, ?e DMA-CMS kvaternárnej amónnej soli dlhého re?azca je pomerne ?ahké vlo?i? medzi vrstvy α - ZrP po predpodpore metylamínu. Po interkaliácii sa medzivrstvová vzdialenos? cirkóniumfosfátu zvy?uje z 0,8 nm na 4,0 nm a interkalia?n? ú?inok je v?znamn?. Nanokompozitn? materiál pripraven? dvojstrannou extrusiou ZrP DMA-CMS modifikovaného cirkóniumfosfátu (ZrP DMA-CMS) a PS ?alej roz?iruje medzivrstvov? priestor z 4,0 nm na 4,3 nm v porovnaní s ZrP DMA-CMS, pri?om niektor? polystyrén vstupuje do medzivrstvy cirkóniumfosfátu.

Mechanická anal?za ukazuje, ?e ke? obsah fosfore?nanu cirkónia je 1 %, ?ahová sila, elastick? modul, pred??enie pri preru?ení a nárazová sila nanokompozitov PS/organického modifikovaného fosfore?nanu cirkónia sa zv??ia o 4 %, 21 %, 8 % a 43 %. Av?ak s zv??ením obsahu fosfore?nanu cirkónového, ?ahovou silou, elastick?m modulom, pred??ením pri rozbití a nárazovou silou nanokompozitov sa ukazuje klesajúci trend a sila, pevnos? a tvrdos? materiálu za?ínajú klesa?. Pridanie vhodného mno?stva organicky modifikovaného cirkóniumového fosfátu ZrP DMA-CMS má ur?it? posilňujúci a tvrd?í ú?inok na PS.