합성에 관한 모든 것

초보자가 생각하는 가장 간단한 합성물 유사체는 제과용 웨이퍼와 목재 합판입니다. 첫 번째 경우에는 메쉬 선반이 있는 케이크 사이에 크림 같은 충전재가 있습니다. 두 번째 옵션은 접착제가 함침된 수직 섬유층입니다.

복합 재료는 물리적, 기술적, 기계적 특성이 서로 다른 이종 및 서로 다른 유형의 재료 층의 조합입니다. 주요 요구 사항 중 하나는 사용 된 층의 화학적 특성이 상당히 유사하여 제공되는 중성입니다. 결과 합성물의 기술 및 기계적 특성뿐만 아니라 여러 물리적 특성은 각 층의 유사한 초기 매개 변수와 개별적으로 다릅니다.

복합 재료에는 두 가지 유형의 중간층이 있습니다. 하나는 셀이 있는 매트릭스이고 다른 하나는 충전재입니다. 합성물의 가장 간단한 건축 유사체는 강철 프레임으로 형성된 철근 콘크리트로, 내부(및 일부 외부) 공간이 콘크리트 타설로 채워져 있으며, 콘크리트 용액을 부은 날로부터 한 달 만에 경화되어 강도를 얻습니다. .

구조적 구조에 따라 복합재료는 섬유질, 분산 강화, 부분 강화 (조성 매개변수의 일부 개선이라는 의미에서 언급되는 부분 경화와 혼동되지 않음) 및 나노미터.

복합 재료의 예.

• 인장강도와 마모를 증가시키는 합성털을 함유한 화폐 및 문서용 양각지. 그리고 그들은 또한 가짜 티켓의 존재에 대한 많은 지표 중 하나입니다.
• 짚이 들어있는 점토 벽돌. 어도비 벽돌은 균열에 대한 저항을 어느 정도 얻습니다.
• 금속 또는 목분을 사용한 에폭시 접착제. 후자는 에폭시 수지를 절약하기 위해 조성물에 도입됩니다.
• 다방향 충격에 부서지는 탄소. 자전거 타는 사람이 움직이는 방향과 작용 벡터가 일치하는 충격 및 진동으로 만 균열이 발생하지 않습니다. 콘크리트 기둥과 같은 물체에 탄소 섬유 자전거 프레임을 평평하게 치면 탄소 섬유가 파편으로 부서집니다.
• Triplex - 셀룰로이드 층으로 고정된 자동차의 전면 및 후면 바이저에 있는 유리 층. 사고가 났을 때 쐐기 모양의 파편이 많이 흩어지는 것은 배제되어 종종 사고에 연루된 운전자의 시력을 상실하게 됩니다.

그래서, 경찰 및 군용 차량용 방탄 유리는 3층 이상의 강화 유리로 만들어집니다. - 갑옷을 관통하는 총알이나 포탄으로만 관통할 수 있습니다. 장갑 유리는 적층 복합 재료를 말합니다.오늘날 사용 가능한 다양한 개발로 인해 복합 재료는 수십 가지 유형과 품종으로 나뉘며 각 유형은 건설 및 수리 서비스 시장에서 상당한 수요가 있습니다.

그래서, 특정 용도를 위해 설계된 거울, 충전재, 석영 및 기타 복합 재료가 있습니다. 이 종의 각각의 특성은 서로 다릅니다. 예를 들어, 폴리머를 포함하지 않는 나노 및 마이크로복합체는 타지 않습니다. 그들은 최소 섭씨 수백 도까지 가열될 때만 탄화되며, 이는 실내 조건에서 비정상적인 온도에서 사용을 단순화합니다.

복합 재료는 다음 계획에 따라 생산됩니다. 먼저 강화섬유에 기지 성분을 도포한 후, 압착 몰드를 이용하여 강화 성분의 리본과 기지 자체를 형성한다. 결과 재료를 눌러 소결하고 추가 코팅을 섬유에 적용합니다. 또한, 생성된 2차 재료(다음 단계)는 재압착을 위해 보내지고, 플라즈마를 사용하여 분무하는 형태로 매트릭스를 적용하는 단계를 거칩니다. 세 번째 누르기(압축)는 마지막 단계입니다. 따라서, 압축(프레스)은 적어도 3회 수행된다.

천연 복합 재료는 가벼운 무게, 상당한 강도 및 최첨단 성능이 특징입니다. 그들은 주로 비행기와 로켓을 포함한 항공기에 사용됩니다. 단순한 합성물은 이미 자연 자체로 만들어졌습니다. 예를 들어 연륜, 나무 껍질이 있습니다. 사람이 만든 천연 복합 재료 - 모래, 톱밥 등이 첨가 된 시멘트 - 모래 블록을 포함하는 점토로 만든 벽돌.

유리 섬유는 고전적인 복합 섬유 중 하나로 인식되고 있습니다. 다양한 표면에 접착되는 합성물로 만들어진 플라스틱 테이프입니다. 이 매트릭스는 유리 섬유 가닥을 제자리에 고정합니다. 이러한 방식으로 눌러진 유리 실 덕분에 이 소재의 강도가 보장됩니다. 플라스틱은 처음에는 부드럽고 유연하지만 유리는 단단하고 부서지기 쉬운 구조를 가지고 있습니다.

이러한 특성을 결합함으로써 플라스틱과 유리가 서로를 보완하는 매우 유연하고 동시에 단단한 재료를 얻을 수 있습니다. 합성물은 자동차 차체 및 모터 보트 제조에 사용됩니다. 유리 합성물은 녹슬거나 산화되지 않습니다.

훨씬 나중에 등장한보다 현대적인 건축 자재에는 금속, 세라믹 및 / 또는 폴리머가 주요 물질로 포함됩니다. 이러한 재료의 분류는 나무 조각이나 먼지와 같은 비금속 첨가제도 고려합니다. 플라스틱 강화 목재 합성물 또는 합성 보드(및 동일한 재료로 만든 시트 재료)는 가구 제조 및 베란다 또는 테라스의 데크 구성에 사용됩니다.

부숴지고 부드러운 상태로 녹은 폴리머와 혼합된 목재는 가구를 걷거나 움직일 수 있는 단단한 데크로 사용됩니다. 나무 플라스틱 보드 또는 시트는 단단한 재료이므로 깨지거나 갈라지지 않습니다.

MDF - 상자 또는 솔리드 프로파일, 합성수지나 플라스틱을 사용하지 않고 천연수지만을 사용합니다. 조각과 먼지로 부숴진 목재에 이 물질을 함침시킨 다음 용광로에서 소결 및 압착 단계를 거칩니다. MDF로 만든 일반적인 제품은 문과 고품질 라미네이트입니다. 수지의 소결 및 경화 중에 중합됩니다. 목재 먼지가 용해되고 칩이 분포되는 천연 중합체가 형성됩니다.

가장 간단한 예는 탄소 섬유로 강화된 알루미늄 또는 마그네슘 합금입니다. 그러나 알루미늄은 탄화규소로 보충될 수 있고 구리-니켈 조성은 탄소 섬유의 아종인 그래핀으로 보충될 수 있습니다. 금속 기지가 있는 복합 재료는 강하고 대부분의 문제를 해결할 수 있는 강성을 가지며 내마모성, 내산화성, 전체 금속 제품에 비해 상대적으로 가볍습니다.

그들은 비싸고 처리하기 어렵습니다. 예를 들어 현대식 복합 재료에서 디젤 내연 기관용 피스톤 요소가 만들어집니다. 정면의 복합 사이딩은 판금 알루미늄으로 만들어지며 그 사이에 플라스틱이 부어집니다. 염색은 이러한 마감에 다른 색상을 부여하는 데 도움이 됩니다.

금속 대신 세라믹 복합 재료의 주요 재료는 짐작할 수 있듯이 세라믹이었습니다. 예를 들어, 규산염 함유물을 기본으로 한 붕소 함유 유리가 이 요소로 사용됩니다. 이것은 2차 매트릭스 구성요소 역할을 하며 탄화규소가 사용되는 역할에서 탄소 섬유 또는 세라믹 개재물로 강화됩니다. 세라믹 복합재는 예를 들어 꼬임 균열 현상을 극복하기 위해 특성 강화를 제공하여 고체 세라믹의 취성을 대처할 수 있습니다.

카바이드-탄소 섬유 복합재는 시장에서 가장 인기 있는 복합 재료 중 하나입니다., 강도 특성 및 이러한 물질로 만든 블랭크의 신뢰성 지표면에서 탄소 섬유 및 복합 재료보다 앞선 구성을 얻을 수 있습니다. 이러한 복합재는 예를 들어 자동차 제동 및 클러치 시스템용 부품 생산에 사용됩니다.

오늘날, 이미 시장에 침투한 재료를 대체할 보다 현대적인 재료의 개발, 그 재료로 만들어진 수만 가지 유형의 제품은 멈추지 않습니다. 그래서, 나노 기술에서 강화 섬유의 크기는 이전보다 1000배 더 작습니다. 미래의 재료 중 하나는 탄소 나노 튜브로, 예를 들어 하키 스틱이 만들어집니다. 이 예에서 나노카본 섬유는 니켈-코발트 복합 재료로 코팅되어 있습니다. 이 스틱은 비교 가능한 강철 합금 제품보다 거의 3배 더 강하고 균열 없이 꼬일 가능성이 1/5 더 높습니다.

분산강화복합재료는 주섬유의 길이가 100nm가 되는 나노재료를 말한다. 그러나 지난 10년 동안 나노 입자는 길이가 10nm로 줄어들었습니다. 예를 들어 전자 메모리를 형성하는 마이크로프로세서, 마이크로컨트롤러 또는 마이크로회로의 결정을 형성하는 반도체 및 전도체에 유사한 접근 방식이 사용됩니다. 복합재 빔과 패널에는 엄격한 기준이 적용됩니다. 예를 들어 강성(영률)은 130기가파스칼 이상이어야 하고 재료는 피로 마모에 강하고 치수 안정성이 있어야 합니다. 목표는 이 모든 문제를 동시에 해결하는 것입니다. 단점 - 이러한 자료의 개발, 구현 및 실제 적용에서 과학 집약적인 작업량이 증가하기 때문에 비용이 많이 듭니다.

CM 생산을 위한 러시아 시장은 전 세계 수출 공급량의 3%에 불과합니다. 이는 복합 건축자재 생산을 간소화하는 통일된 규제 문서가 없기 때문이며, 최근까지 생산 원료의 90%를 수입했다.

그래서, 러시아의 CFRP 생산은 이제 막 발전하기 시작했으며, 예를 들어 중국은 복합 재료의 주요 생산국 중 하나입니다. 러시아 과학자들도 참여한 새로운 재료는 주로 나노 입자의 사용을 기반으로합니다.

복합 재료는 항공기 산업에서 일부 엔진 부품 및 항공기 지지 구조의 생산에 사용됩니다. 우주 산업은 궤도에 진입할 때 강한 열을 받는 로켓 및 위성용 내하중 및 클래딩 구조 생산에 사용합니다. 자동차 산업은 차체와 범퍼에 복합 재료를 사용합니다. 광업은 드릴의 재료로 CM을 사용합니다. 토목 공학은 CM을 사용하여 교량 및 기타 고층 구조물의 요소를 구축합니다.

다양한 엔지니어링 분야의 주요 전제 조건은 자동차 및 특수 장비, 모든 종류의 차량의 자체 무게를 줄이는 것입니다. 구성 요소의 최대 70%는 비금속 재료입니다. 셀프 레벨링 바닥(바닥 채우기)과 쏟아지는 계단에는 공기와 반응하기 전에 반액체의 시럽 같은 물질이 있는 합성물의 사용이 포함됩니다. 이러한 복합재는 주 충전재가 용해된 에폭시 접착제를 사용하여 서브플로어의 콘크리트 바닥에 쉽게 적용할 수 있습니다.

CM 사용의 타당성을 계산하는 기초는 가장 중요한 매개 변수인 적절한 기술 사용의 효율성입니다. 금속 및 비금속 매트릭스는 더 복잡한 합성물을 제조할 때 서로 다른 순서로 결합될 수 있습니다. 예를 들어, 트레드밀에 여러 겹의 강화 섬유가 사용되는 자전거 타이어(카프론, 케블라, 가는 강선 및 컴파운드)로 보호 라인의 수를 늘릴 수 있습니다. 이러한 기술 덕분에 자전거 타는 사람은 가시와 유리 조각, 철사를 "잡지"않고 아스팔트, 프라이머 및 바위가 많은 도로가없는 길가를 따라 이동합니다.

그러한 타이어는 마모되어 펑크가 자주 발생하기 전에 하나가 아니라 적어도 2만 킬로미터를 통과할 것입니다. 이 가격표가 10배 이상 증가할 수 있는 그러한 타이어 하나의 비용을 계산하면 유사한 타이어를 최대 10배까지 변경하지 않고도 전반적인 가격의 약간의 할인 혜택을 받을 수 있습니다(이 요소는 작업에 소요된 시간으로 간주됩니다. 수리 조작) - 동일한 고무에서 동일한 20,000km를 모두 통과할 때.

이 경우 자전거 타이어는 하나가 아닌 여러 개의 개선 레이어(매트릭스)가 사용되는 일종의 복합 복합재입니다. 특정 유형의 복합 재료 생산 계산은 사용되는 형태를 기반으로 합니다. 강화 내포물은 실, 테이프, 얇은 천, 섬유 또는 견인 구성 요소로 사용됩니다. 재료의 경화제의 양은 특정 유형의 복합 재료의 목적에 따라 부피 및 중량 기준으로 30-80%입니다.