Nguyên liệu hỗn hợp

Article

May 22, 2022

Trong khoa học vật liệu, vật liệu composite là một vật liệu không đồng nhất, có nghĩa là, được tạo thành từ hai hoặc nhiều pha với các tính chất vật lý khác nhau, có tính chất tốt hơn nhiều so với các pha cấu thành nó. Thông thường, các pha khác nhau trong composite được tạo thành từ các vật liệu khác nhau, như trường hợp của vật liệu composite sợi carbon và nhựa epoxy. Tuy nhiên, vẫn có những trường hợp ngoại lệ khi các pha khác nhau được làm từ cùng một vật liệu, chẳng hạn như SiC / SiC và Polypropylene tự gia cường (SRPP). Vật liệu composite có thể là vật liệu nhân tạo và tự nhiên. Một số ví dụ về vật liệu composite có trong tự nhiên là gỗ, nơi các sợi xenlulo được phân tán trong pha lignin và xương, nơi collagen được tăng cường bởi apatit khoáng.

Lịch sử

Vật liệu composite nhân tạo thô sơ nhất là gạch, bao gồm rơm và bùn kết hợp với nhau; sách Xuất hành trong Kinh thánh nói về dân Y-sơ-ra-ên bị Pha-ra-ôn áp bức, buộc phải chuẩn bị gạch mà không có rơm. Quá trình làm gạch cổ đại vẫn có thể được nhìn thấy trên các bức tranh lăng mộ Ai Cập trong Bảo tàng Nghệ thuật Metropolitan. Sau đó các vật liệu composite khác đã được phát triển, bao gồm ván ép, bê tông, và sự kết hợp của bê tông và thanh sắt (được gọi là bê tông cốt thép).

Cấu tạo của vật liệu composite

Các vật liệu riêng lẻ tạo nên vật liệu tổng hợp được gọi là thành phần, và tùy thuộc vào chức năng của chúng mà chúng được gọi là chất nền và chất gia cường (hoặc chất độn). quan tâm đến độ kết dính bề mặt giữa cốt thép và chất nền) và mật độ thấp nhất định: vì lý do này, vật liệu tổng hợp được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng mà độ nhẹ là quan trọng, ngay từ đầu là hàng không.

Mảng

Ma trận bao gồm một pha thuần nhất liên tục, có nhiệm vụ: bao bọc phần gia cố, đảm bảo sự cố kết của vật liệu composite (và của bất kỳ lớp nào mà nó được cấu tạo, trong trường hợp composite nhiều lớp); đảm bảo rằng các hạt hoặc sợi gia cường có sự phân tán phù hợp trong composite và không có sự phân tách. Tùy thuộc vào bản chất của chất nền, vật liệu composite được chia thành nhiều loại khác nhau, bao gồm: PMC (Polymer-Matrix Composite): vật liệu composite nền polyme, ví dụ như nhựa nhiệt dẻo (như Nylon và ABS) hoặc nhiệt rắn (như nhựa epoxy); MMC (Metallic-Matrix Composite): vật liệu tổng hợp ma trận kim loại, nói chung là nhôm hoặc titan và các hợp kim của chúng, hiếm khi là magiê hoặc các loại khác; CMC (Ceramic-Matrix Composite): vật liệu composite nền gốm, thường là cacbua silic hoặc alumin; vật liệu tổng hợp carbon-carbon: cả nền và cốt thép đều được làm bằng carbon; vật liệu tổng hợp lai: chúng chứa hai hoặc nhiều loại sợi. Trong hầu hết các trường hợp, các chất nền là cao phân tử vì chúng đảm bảo mật độ thấp (và do đó nhẹ của vật liệu cuối cùng): tuy nhiên, chúng có khuyết điểm là giảm đáng kể hiệu suất khi nhiệt độ tăng. Trong vật liệu composite có nền polyme, ví dụ, nhựa epoxy (cùng được sử dụng trong một số chất kết dính) hoặc nhựa phenolic có thể được sử dụng làm chất nền, có thể với các chất phụ gia với các polyme khác (ví dụ: PVB) giúp cải thiện các đặc tính cơ học (ví dụ: .es tính linh hoạt) của vật liệu composite trong khi vẫn duy trì độ bám dính vào cốt thép.

Gia cố

Cốt thép được thể hiện bằng một pha phân tán, được phân tán chính xác theo nhiều cách khác nhau trong ma trận và có nhiệm vụ đảm bảo độ cứng và độ bền cơ học, tự đảm nhận phần lớn tải trọng bên ngoài. Tùy thuộc vào loại gia cố, vật liệu composite được chia thành: vật liệu tổng hợp hạt; vật liệu tổng hợp cốt sợi; vật liệu tổng hợp có cấu trúc