51吃瓜

1. Definition

Kompositmaterial ?r nya material som bildas genom att optimera och kombinera olika egenskaper hos materialkomponenter med hj?lp av avancerade materialberedningstekniker. Den allm?nna definitionen av kompositmaterial kr?ver att f?ljande villkor ?r uppfyllda:

i) Kompositmaterial skall vara konstgjorda och konstruerade och tillverkade enligt m?nniskors behov.

ii) Kompositmaterial skall best? av tv? eller flera materialkomponenter med olika kemiska och fysikaliska egenskaper, kombinerade i den konstruerade formen, proportionen och f?rdelningen, med tydliga gr?nssnitt mellan varje komponent.

(iii) Den har strukturell designbarhet och kan anv?ndas f?r kompositkonstruktion.

(iv) Kompositmaterial bibeh?ller inte bara f?rdelarna med varje komponentmaterials prestanda, utan uppn?r ocks? omfattande prestanda som inte kan uppn?s av ett enda komponentmaterial genom komplementaritet och korrelation mellan varje komponents prestanda.

Matrismaterialen i kompositmaterial ?r indelade i tv? kategorier: metalliska och icke-metalliska. Vanligt anv?nda metallsubstrat inkluderar aluminium, magnesium, koppar, titan och deras legeringar. Icke metalliska substrat inkluderar fr?mst syntetharts, gummi, keramik, grafit, kol, etc. De viktigaste f?rst?rkningsmaterialen inkluderar glasfiber, kolfiber, borfiber, aramidfiber, kiselkarbidfiber, asbestfiber, whiskers och metaller.

2. Klassificering

Kompositmaterial ?r en blandning. Det har spelat en viktig roll p? m?nga omr?den och ersatt m?nga traditionella material. Kompositmaterial ?r indelade i metall till metall kompositmaterial, icke-metall till metall kompositmaterial och icke-metall till icke-metall kompositmaterial enligt deras sammans?ttning. Enligt dess strukturella egenskaper kan den ytterligare delas in i:

① Fiberf?rst?rkade kompositmaterial. Sammansatt olika fiberf?rst?rkta material inom matrismaterialet. Som fiberf?rst?rkta plaster, fiberf?rst?rkta metaller etc.

② Laminerade kompositmaterial. Best?r av ytmaterial och k?rnmaterial med olika egenskaper. Vanligtvis har ytmaterialet h?g h?llfasthet och ?r tunt; K?rnmaterialet ?r l?tt och har l?g h?llfasthet, men det har en viss styvhet och tjocklek. Den ?r uppdelad i tv? typer: solid sm?rg?s och honeycomb sm?rg?s.

② Finkorniga kompositmaterial. F?rdela h?rda fina partiklar enhetligt i matrisen, s?som dispersionsf?rst?rkta legeringar, metallkeramik etc.

② Hybridkompositmaterial. Best?r av tv? eller flera armeringsfasmaterial blandade i ett matrisfasmaterial. J?mf?rt med vanliga enfaskompositmaterial f?rb?ttras dess slagh?llfasthet, utmattningsstyrka och brotth?llfasthet avsev?rt och det har speciella termiska expansionsegenskaper. Uppdelad i intra layer hybrid, inter layer hybrid, sandwich hybrid, intra / inter layer hybrid och super hybrid kompositmaterial.

Kompositmaterial kan huvudsakligen delas in i tv? kategorier: strukturella kompositmaterial och funktionella kompositmaterial.

Strukturkompositmaterial ?r material som anv?nds som b?rande strukturer, som i grund och botten best?r av f?rst?rkningselement som t?l belastningar och matriselement som kan ansluta f?rst?rkningselementen till ett helt material samtidigt som de ?verf?r krafter. F?rst?rkningar inkluderar olika typer av glas, keramik, kol, polymerer, metaller, liksom naturliga fibrer, tyger, whiskers, ark och partiklar, medan matriser inkluderar polymerer (hartser), metaller, keramik, glas, kol och cement. Olika strukturella kompositmaterial kan best? av olika f?rst?rkningsmedel och matriser, och namnges efter den matris som anv?nds, s?som polymer (harts) baserade kompositmaterial. Karakteristiken hos strukturella kompositmaterial ?r att de kan utformas f?r komponentval enligt kraven p? materialets stress under anv?ndning, och viktigare ?r att kompositstrukturen ocks? kan utf?ras, det vill s?ga armeringsarrangemangsdesign, som rimligen kan uppfylla behoven och spara material.

Funktionella kompositmaterial best?r i allm?nhet av funktionella kroppskomponenter och matriskomponenter, matrisen spelar inte bara en roll f?r att bilda helheten, utan kan ocks? producera synergistiska eller f?rst?rkande funktioner. Funktionella kompositmaterial avser kompositmaterial som ger andra fysiska egenskaper ?n mekaniska egenskaper. Till exempel, konduktivitet, supraledande f?rm?ga, halvledare, magnetism, piezoelektricitet, d?mpning, absorption, ?verf?ring, friktion, sk?rmning, flamskyddsf?rm?ga, v?rmemotst?nd, ljudabsorption, isolering etc. belyser en viss funktion. Kollektivt kallade funktionella kompositmaterial. Funktionella kompositmaterial best?r huvudsakligen av funktionella kroppar, f?rst?rkande kroppar och matriser. Funktionella kroppar kan best? av ett eller flera funktionella material. Multifunktionella kompositmaterial kan ha flera funktioner. Samtidigt ?r det ocks? m?jligt att generera nya funktioner p? grund av sammansatta effekter. Multifunktionella kompositmaterial ?r utvecklingsriktningen f?r funktionella kompositmaterial.

Kompositmaterial kan ocks? delas in i tv? kategorier: allm?nt anv?nda och avancerade.

Vanliga kompositmaterial som glasfiber best?r av l?gpresterande f?rst?rkningar s?som glasfibrer och vanliga h?gpolymerer (hartser). P? grund av sitt l?ga pris har den anv?nts i stor utstr?ckning inom olika omr?den s?som fartyg, fordon, kemiska r?rledningar och lagringstankar, byggnadsstrukturer och sportutrustning.

Avancerade kompositmaterial avser kompositmaterial som best?r av h?gpresterande v?rmebest?ndiga polymerer som kolfiber och aramid och senare inkluderades metallbaserade, keramiska, kolbaserade (grafitbaserade) och funktionella kompositmaterial. ?ven om de har utm?rkt prestanda, ?r deras priser relativt h?ga, fr?mst anv?nds inom f?rsvarsindustrin, flyg, precisionsmaskiner, djuphavsdr?nkbara, robotstrukturella komponenter och avancerad sportutrustning.

3. Till?mpning

De viktigaste till?mpningsomr?dena f?r kompositmaterial ?r:

① Aerospace field. P? grund av deras goda termiska stabilitet, h?ga specifika h?llfasthet och styvhet kan kompositmaterial anv?ndas f?r tillverkning av flygplansvingar och framkroppar, satellitantenner och deras st?dstrukturer, solcellsvingar och skal, stora uppskjutningsfordon, motorskal, rymdskyttelsstrukturella komponenter, etc.

② Bilindustrin. P? grund av kompositmaterialens speciella vibrationsd?mpningsegenskaper kan de minska vibrationer och buller, ha bra tr?tthetsmotst?nd, ?r l?tta att reparera efter skador och ?r l?tta att bilda som helhet.D?rf?r kan de anv?ndas f?r att tillverka bilkarosser, b?rande komponenter, v?xell?dsaxlar, motorf?sten och deras interna komponenter.

② Inom omr?dena kemisk, textil och maskintillverkning. Ett material som best?r av kolfiber och hartsmatris med god korrosionsbest?ndighet, som kan anv?ndas f?r att tillverka kemisk utrustning, textilmaskiner, pappersmaskiner, kopiatorer, h?ghastighetsmaskiner, precisionsinstrument etc.

② Medicinskt omr?de. Kolfiberkompositmaterial har utm?rkta mekaniska egenskaper och icke absorption av r?ntgenstr?lar, och kan anv?ndas f?r att tillverka medicinska r?ntgenmaskiner och ortopediska stent. Kolfiberkompositmaterial har ocks? biokompatibilitet och blodkompatibilitet, god stabilitet i biologiska milj?er och anv?nds ocks? som biomedicinskt material. Dessutom anv?nds kompositmaterial ?ven f?r tillverkning av sportutrustning och som byggmaterial.

4. Zirkoniumfosfatmodifierat kompositmaterial

Under de senaste ?ren har polymer/oorganiska skiktade nanokompositer f?tt stor uppm?rksamhet p? grund av deras utm?rkta egenskaper i olika aspekter.M?nga studier har visat att de mekaniska och termiska egenskaperna hos kompositmaterial kan f?rb?ttras avsev?rt med ett litet inneh?ll av nanooorganiska fyllnadsmedel. F?r n?rvarande har det gjorts m?nga studier p? nanokompositer av oorganiska skiktade material som montmorillonit och attapulgit med polymerer, men det finns relativt lite forskning p? polymer / zirkoniumfosfat nanokompositer.

α - ZrP laminatet har en stabil struktur och kan bibeh?lla ett relativt stabilt laminat ?ven efter att g?sten introducerats i mellanskiktet. Det har ocks? en stor jonutbyteskapacitet och har kontrollerbart bildf?rh?llande och smal partikelstorleksf?rdelning, vilket g?r det l?mpligt f?r beredning av polymer/skiktade oorganiska nanokompositer. F?r att ?ka mellanskiktet av zirkoniumfosfat, fr?mja dess delaminering i polymermatrisen och f?rb?ttra kompatibiliteten mellan zirkoniumfosfatskikt och polymermatrisen kr?vs organisk modifiering av a-ZrP. α - ZrP modifieras i allm?nhet med sm? molekylaminer eller alkoholer genom OH protonationsreaktioner eller v?tebind inuti och utanf?r deras lager, och kan ocks? interkaleras med stora molekyler. P? grund av det lilla mellanskiktsavdelningen ?r det dock sv?rt att direkt interkalera stora molekyler, och kr?ver vanligtvis sm? molekyler f?rst?d innan de byts med stora molekyler.

L?ngkedjiga kvatern?ra ammoniumsalter (DMA- CMS) syntetiserades med oktadecyldimetylamin (DMA) och p- klorometylstyren (CMS). α- ZrP f?rdes med metylamin och byttes sedan ut med DMA- CMS f?r att erh?lla organiskt modifierat zirkoniumfosfat (ZrP. DMA. CMS). Det organiskt behandlade zirkoniumfosfatet sm?ltes sedan med PS f?r att f?rbereda PS/organiskt modifierade zirkoniumfosfatnanokompositer, och deras struktur och egenskaper studerades.

XRD-analys visar att fyrkantigt ammoniumsalt med l?ng kedja DMA-CMS ?r relativt l?tt att s?tta in mellan skikten av α - ZrP efter metylaminf?rst?d. Efter interkalation ?kar mellanskiktet av zirkoniumfosfat fr?n 0,8 nm till 4,0 nm, och interkalationseffekten ?r signifikant. Nanokompositmaterialet framst?llt genom dubbelskruvextrudering av ZrP DMA-CMS modifierad zirkoniumfosfat (ZrP DMA-CMS) och PS ut?kar mellanskiktsavtalet fr?n 4,0 nm till 4,3 nm j?mf?rt med ZrP DMA-CMS, med viss polystyren som kommer in i mellanskiktet av zirkoniumfosfat.

Mekanisk analys visar att n?r halten av zirkoniumfosfat ?r 1%, ?kar dragh?llfastheten, elastisk modul, f?rl?ngningen vid brott och slagh?llfastheten hos PS / organiskt modifierad zirkoniumfosfat nanokompositer med 4%, 21%, 8% respektive 43%. Men med ?kningen av zirkoniumfosfatinneh?llet visar dragh?llfastheten, elastisk modul, f?rl?ngningen vid brott och slagh?llfastheten hos nanokompositer en ned?tg?ende trend, och materialets styrka, styvhet och seghet b?rjar minska. Tills?ttning av en l?mplig m?ngd organiskt modifierat zirkoniumfosfat ZrP DMA-CMS har en viss st?rkande och h?rdande effekt p? PS.