51吃瓜

1, ??nh ngh?a

V?t li?u composite là v?t li?u m?i mà m?i ng??i s? d?ng c?ng ngh? chu?n b? v?t li?u tiên ti?n ?? t?i ?u hóa s? k?t h?p c?a các thành ph?n v?t li?u có tính ch?t khác nhau. V?t li?u composite ???c xác ??nh chung c?n ?áp ?ng các ?i?u ki?n sau:

(i) V?t li?u t?ng h?p ph?i là v?t li?u nh?n t?o và là v?t li?u ???c thi?t k? và s?n xu?t theo nhu c?u c?a con ng??i;

(ii) V?t li?u t?ng h?p ph?i bao g?m hai ho?c nhi?u thành ph?n v?t li?u có tính ch?t hóa h?c và v?t l? khác nhau, ???c k?t h?p theo hình th?c, t? l? và ph?n ph?i ???c thi?t k?, có giao di?n r? ràng gi?a các thành ph?n;

(iii) Nó có kh? n?ng thi?t k? c?u trúc và có th? ???c thi?t k? k?t c?u composite;

(iv) V?t li?u composite kh?ng ch? duy trì l?i th? v? tính ch?t c?a các thành ph?n v?t li?u, mà còn có th? ??t ???c các tính ch?t toàn di?n kh?ng th? ??t ???c b?ng cách b? sung và liên k?t các tính ch?t c?a các thành ph?n.

V?t li?u ma tr?n c?a v?t li?u composite ???c chia thành hai lo?i l?n là kim lo?i và phi kim lo?i. Ma tr?n kim lo?i th??ng ???c s? d?ng là nh?m, magiê, ??ng, titan và h?p kim c?a chúng. Ma tr?n phi kim lo?i ch? y?u là nh?a t?ng h?p, cao su, g?m s?, than chì, carbon, v.v. V?t li?u gia c? ch? y?u là s?i th?y tinh, s?i carbon, s?i boron, s?i aramid, s?i silicon carbide, s?i ami?ng, r?u, kim lo?i.

2, Ph?n lo?i

Composite là m?t h?n h?p. Nó ?? ?óng m?t vai trò l?n trong nhi?u l?nh v?c, thay th? nhi?u v?t li?u truy?n th?ng. V?t li?u composite ???c chia thành v?t li?u composite kim lo?i và kim lo?i, v?t li?u composite phi kim lo?i và kim lo?i, v?t li?u composite phi kim lo?i và phi kim lo?i theo thành ph?n c?a nó. Theo ??c ?i?m c?u trúc c?a nó l?i chia làm:

① V?t li?u composite gia c? s?i. K?t h?p các ch?t t?ng c??ng s?i khác nhau trong v?t li?u ma tr?n. Ch?ng h?n nh? s?i gia c? nh?a, s?i gia c? kim lo?i, vv

b) V?t li?u t?ng h?p hai l?p. Nó ???c làm b?ng s? k?t h?p c?a v?t li?u b? m?t và v?t li?u c?t l?i có tính ch?t khác nhau. Th?ng th??ng ?? b?n b? m?t cao và m?ng; V?t li?u l?i nh? và ?? b?n th?p, nh?ng có ?? c?ng và ?? dày nh?t ??nh. Chia làm hai lo?i là bánh sandwich r?n và bánh sandwich t? ong.

V?t li?u t?ng h?p h?t nh?. Ph?n ph?i ??ng ??u các h?t m?n c?ng trong ma tr?n, ch?ng h?n nh? h?p kim t?ng c??ng ph?n tán, g?m kim lo?i, v.v.

V?t li?u t?ng h?p h?n h?p. Nó bao g?m hai ho?c nhi?u v?t li?u pha t?ng c??ng pha tr?n v?i m?t v?t li?u pha ma tr?n. S?c m?nh tác ??ng, ?? b?n m?i và ?? b?n g?y c?a nó ???c c?i thi?n ?áng k? so v?i v?t li?u composite pha ??n gia c? th?ng th??ng và có ??c tính gi?n n? nhi?t ??c bi?t. Nó ???c chia thành Interlayer Mixer, Interlayer Mixer, Sandwich Mixer, Interlayer/Interlayer Mixer và Super Mixer Composite.

V?t li?u composite ch? y?u có th? ???c chia thành hai lo?i v?t li?u composite c?u trúc và v?t li?u composite ch?c n?ng.

V?t li?u t?ng h?p c?u trúc là v?t li?u ???c s? d?ng nh? m?t c?u trúc ch?u l?c, v? c? b?n bao g?m các thành ph?n c? th? t?ng c??ng có th? ch?u t?i và các thành ph?n c? th? t?ng c??ng có th? k?t n?i tr? thành v?t li?u t?ng th? ??ng th?i ?óng vai trò c?a l?c truy?n. T?ng c??ng bao g?m t?t c? các lo?i th?y tinh, g?m s?, carbon, polymer cao, kim lo?i c?ng nh? s?i t? nhiên, v?i, r?u, t?m và h?t, v.v., ma tr?n có polymer cao (nh?a), kim lo?i, g?m s?, th?y tinh, carbon và xi m?ng, v.v. T? các ch?t t?ng c??ng khác nhau và các ma tr?n khác nhau có th? t?o thành m?t lo?t các v?t li?u composite c?u trúc n?i ti?ng và ???c ??t tên theo ma tr?n ???c s? d?ng, ch?ng h?n nh? v?t li?u composite d?a trên polymer cao (nh?a), v.v. V?t li?u composite c?u trúc ???c ??c tr?ng b?i thi?t k? l?a ch?n v?t li?u nhóm có th? ???c th?c hi?n theo yêu c?u c?a v?t li?u ch?u l?c trong vi?c s? d?ng, và quan tr?ng h?n là thi?t k? c?u trúc composite c?ng có th? ???c th?c hi?n, ?ó là thi?t k? s?p x?p c? th? t?ng c??ng, có th? ?áp ?ng nhu c?u h?p l? và ti?t ki?m v?t li?u.

V?t li?u t?ng h?p ch?c n?ng th??ng bao g?m các thành ph?n c? th? ch?c n?ng và các thành ph?n ma tr?n, ma tr?n kh?ng ch? ?óng vai trò t?o nên toàn b?, mà còn có th? t?o ra tác d?ng hi?p ??ng ho?c t?ng c??ng ch?c n?ng. V?t li?u t?ng h?p ch?c n?ng là v?t li?u t?ng h?p cung c?p các tính ch?t v?t l? khác ngoài các tính ch?t c? h?c. Ch?ng h?n nh?: d?n ?i?n, siêu d?n, bán d?n, t? tính, áp ?i?n, gi?m xóc, h?p th? sóng, xuyên qua sóng, chà xát, che ch?n, ch?ng cháy, ch?ng nhi?t, h?p th? ?m thanh, cách nhi?t và các ch?c n?ng khác làm n?i b?t m?t ch?c n?ng nh?t ??nh. ???c g?i chung là v?t li?u composite ch?c n?ng. V?t li?u t?ng h?p ch?c n?ng ch? y?u bao g?m c? th? ch?c n?ng và c? th? t?ng c??ng và c? th? ma tr?n. C? th? ch?c n?ng có th? bao g?m m?t ho?c nhi?u v?t li?u ch?c n?ng. V?t li?u composite c?a c? th? ?a ch?c n?ng có th? có nhi?u ch?c n?ng. ??ng th?i, còn có th? do hi?u ?ng t?ng h?p mà sinh ra ch?c n?ng m?i. V?t li?u composite ?a ch?c n?ng là h??ng phát tri?n c?a v?t li?u composite ch?c n?ng.

V?t li?u composite c?ng có th? ???c chia thành hai lo?i ph? bi?n và tiên ti?n.

Các v?t li?u t?ng h?p th??ng ???c s? d?ng nh? thép th?y tinh, ???c c?u thành b?ng s?i th?y tinh và các ch?t t?ng c??ng hi?u su?t th?p khác v?i polymer th?ng th??ng (nh?a). Do giá c? th?p, nó có th? phát tri?n r?t nhi?u, và nó ?? ???c s? d?ng r?ng r?i trong tàu, ph??ng ti?n, ???ng ?ng hóa ch?t và b? ch?a, c?u trúc x?y d?ng, hàng th? thao, v.v.

V?t li?u composite tiên ti?n ?? c?p ??n v?t li?u composite ???c t?o thành t? các ch?t t?ng c??ng hi?u su?t cao nh? s?i carbon, aramid b?ng polymer ch?u nhi?t hi?u su?t cao, sau ?ó bao g?m c? s? kim lo?i, c? s? g?m s? và c? s? carbon (than chì) và v?t li?u composite ch?c n?ng. M?c dù chúng có hi?u su?t tuy?t v?i, nh?ng chúng có giá t??ng ??i cao, ch? y?u ???c s? d?ng trong ngành c?ng nghi?p qu?c phòng, hàng kh?ng v? tr?, máy móc chính xác, ph??ng ti?n l?n s?u, b? ph?n k?t c?u robot và hàng th? thao cao c?p, v.v.

3, ?ng d?ng

Các l?nh v?c ?ng d?ng chính c?a v?t li?u composite là:

a) L?nh v?c hàng kh?ng v? tr?. Do s? ?n ??nh nhi?t t?t c?a v?t li?u composite, ?? b?n c? th? và ?? c?ng c? th?, nó có th? ???c s? d?ng ?? s?n xu?t cánh và th?n máy bay phía tr??c, ?ng ten v? tinh và c?u trúc h? tr? c?a nó, cánh và v? pin m?t tr?i, v? c?a ph??ng ti?n phóng l?n, v? ??ng c?, các b? ph?n c?u trúc tàu con thoi, v.v.

b) C?ng nghi?p ? t?. B?i vì v?t li?u composite có ??c tính gi?m xóc rung ??c bi?t, nó có th? gi?m rung và gi?m ti?ng ?n, ch?ng m?t m?i t?t, d? s?a ch?a sau khi b? h? h?i và t?o ?i?u ki?n cho vi?c hình thành t?ng th?. Vì v?y, nó có th? ???c s? d?ng ?? s?n xu?t th?n xe, b? ph?n ch?u l?c, tr?c truy?n ??ng, khung ??ng c? và các thành ph?n bên trong c?a nó.

③ L?nh v?c hóa ch?t, d?t may và s?n xu?t máy móc. V?t li?u ???c làm t? s?i carbon có kh? n?ng ch?ng ?n mòn t?t và ma tr?n nh?a, có th? ???c s? d?ng ?? s?n xu?t thi?t b? hóa h?c, máy d?t, máy làm gi?y, máy photocopy, máy c?ng c? t?c ?? cao, d?ng c? chính xác, v.v.

L?nh v?c y h?c. V?t li?u composite s?i carbon có ??c tính c? h?c tuy?t v?i và kh?ng h?p th? tia X, có th? ???c s? d?ng ?? s?n xu?t máy X quang y t? và h? tr? ch?nh hình, v.v. V?t li?u composite s?i carbon c?ng có kh? n?ng t??ng thích m? sinh h?c và máu, ?n ??nh t?t trong m?i tr??ng sinh h?c và c?ng ???c s? d?ng làm v?t li?u y sinh. Ngoài ra, v?t li?u composite c?ng ???c s? d?ng ?? s?n xu?t các thi?t b? th? thao và làm v?t li?u x?y d?ng, v.v.

4. V?t li?u composite bi?n ??i Zirconium Phosphate

Trong nh?ng n?m g?n ??y, v?t li?u composite nano polymer/v? c? ?? thu hút s? chú ? r?ng r?i do tính ch?t tuy?t v?i c?a nó trong nhi?u khía c?nh, m?t s? l??ng l?n các nghiên c?u cho th?y r?ng trong tr??ng h?p hàm l??ng ch?t ??n v? c? nano r?t nh?, tính ch?t c? h?c, tính ch?t nhi?t c?a v?t li?u composite có th? ???c c?i thi?n ?áng k?. Hi?n nay, ?? có nhi?u nghiên c?u v? v?t li?u nano composite c?a các l?p v? c? và polymer nh? monton dexit, ??t l?i, v.v., nh?ng t??ng ??i ít nghiên c?u v? v?t li?u nano composite polymer/zirconium phosphate.

C?u trúc l?p alpha-ZrP ?n ??nh, v?n có th? duy trì các l?p ?n ??nh h?n sau khi gi?i thi?u ??i t??ng gi?a các l?p, và kh? n?ng trao ??i ion c?a nó là l?n, và có th? ki?m soát t? l? ???ng kính dài và ph?n b? kích th??c h?t h?p, vv, có th? ???c áp d?ng ?? chu?n b? polymer/l?p v? c? nanocomposite. ?? t?ng kho?ng cách gi?a các l?p zirconium phosphate và thúc ??y s? l?t c?a nó trong ma tr?n polymer, ??ng th?i t?ng kh? n?ng t??ng thích c?a l?p zirconium phosphate v?i ma tr?n polymer, c?n s?a ??i h?u c? A-ZrP. Alpha-ZrP th??ng ???c s?a ??i h?u c? b?ng cách s? d?ng amin ho?c r??u c?a các ph?n t? nh? th?ng qua ph?n ?ng proton hóa -OH ho?c liên k?t hydro bên trong và bên ngoài t?m c?a nó, c?ng có th? th?c hi?n chèn ph?n t? l?n, nh?ng do kho?ng cách gi?a các t?m c?a nó nh? h?n, chèn tr?c ti?p các ph?n t? l?n khó kh?n h?n, th??ng c?n ph?i ???c h? tr? tr??c b?i các ph?n t? nh? tr??c khi trao ??i v?i các ph?n t? l?n.

Mu?i amoni b?c b?n chu?i dài (DMA-CMS) ???c t?ng h?p b?ng cách s? d?ng octadecyl dimethyl amin b?c ba (DMA) và styrene parachloromethylated (CMS), α-ZrP ???c h? tr? b?i methylamine tr??c khi trao ??i v?i DMA-CMS ?? có ???c zirconium phosphate bi?n ??i h?u c? (ZrP.DMA.CMS). Zirconium Phosphate ???c x? l? h?u c? này sau ?ó ???c tr?n v?i PS Fusion ?? t?o ra h?n h?p nano zirconium Phosphate PS/Organic Modified, và c?u trúc và tính ch?t c?a nó ?? ???c nghiên c?u.

Ph?n tích XRD cho th?y DMA-CMS chu?i dài c?a mu?i amin b?c b?n sau khi methylamine pre-boost, d? dàng chèn vào gi?a các l?p c?a α-ZrP, sau khi chèn, kho?ng cách gi?a các l?p zirconium phosphate ???c m? r?ng t? 0,8 nm ??n 4,0 nm, hi?u qu? chèn là r? ràng. Zirconium Phosphate (ZrP-DMA-CMS) ???c s?a ??i DMA-CMS và v?t li?u composite nano ???c chu?n b? b?i PS th?ng qua ?ùn tr?c vít ??i, so v?i ZrP-DMA-CMS, kho?ng cách gi?a các l?p ???c m? r?ng thêm t? 4,0 nm ??n 4,3 nm và m?t ph?n polystyrene ?i vào gi?a các l?p c?a zirconium Phosphate.

Ph?n tích c? h?c cho th?y, hàm l??ng zirconium phosphate là 1%, PS/s?a ??i h?u c? zirconium phosphate nanocomposite c?a ?? b?n kéo, m? ?un ?àn h?i, ?? gi?n dài g?y và c??ng ?? va ??p t?ng l?n l??t 4%, 21%, 8%, 43%. Nh?ng v?i s? gia t?ng hàm l??ng zirconium phosphate, ?? b?n kéo c?a v?t li?u composite nano, m? ?un ?àn h?i, ?? gi?n dài g?y và c??ng ?? va ??p s? có xu h??ng gi?m, s?c m?nh, ?? c?ng và ?? d?o dai c?a v?t li?u b?t ??u gi?m. Vi?c b? sung m?t l??ng v?a ph?i zirconium phosphate bi?n ??i h?u c? ZrP-DMA-CMS có tác d?ng t?ng c??ng ?? b?n cho PS.