समग्र के बारे में

एक कंपोजिट के सबसे सरल एनालॉग जो एक शुरुआत के लिए दिमाग में आते हैं वे कन्फेक्शनरी वेफर और लकड़ी के प्लाईवुड हैं। पहले मामले में, जालीदार किनारों वाले केक के बीच एक मलाईदार भरना स्थित होता है। दूसरा विकल्प फाइबर की लंबवत परतें हैं जो एक चिपकने वाले के साथ गर्भवती होती हैं।

समग्र विषम और विभिन्न प्रकार की सामग्रियों की परतों का एक संयोजन है जो कई भौतिक, तकनीकी और यांत्रिक गुणों में भिन्न होता है। मुख्य आवश्यकताओं में से एक तटस्थता है, जो उपयोग की जाने वाली परतों के रासायनिक गुणों की महत्वपूर्ण समानता द्वारा प्रदान की जाती है। तकनीकी और यांत्रिक, साथ ही परिणामी समग्र के कई भौतिक गुण अलग-अलग परतों के समान प्रारंभिक मापदंडों से भिन्न होते हैं।

मिश्रित सामग्री में केवल दो प्रकार के इंटरलेयर होते हैं: कोशिकाओं के साथ एक मैट्रिक्स और एक भराव। एक मिश्रित का सबसे सरल निर्माण एनालॉग एक स्टील फ्रेम द्वारा गठित प्रबलित कंक्रीट है, जिसके अंदर की जगह (और आंशिक रूप से इसके बाहर) कंक्रीट डालने से भर जाती है, जो ठोस समाधान डालने की तारीख से एक महीने में कठोर और ताकत हासिल कर लेती है। .

संरचनात्मक संरचना के अनुसार, मिश्रित सामग्री हैं रेशेदार, फैलाव-मजबूत, आंशिक रूप से मजबूत (आंशिक सख्त होने के साथ भ्रमित नहीं होना, रचना के मापदंडों में कुछ सुधार के अर्थ में संदर्भित) और नैनोमेट्रिक.

मिश्रित सामग्री के उदाहरण।

• पैसे और दस्तावेजों के लिए उभरा हुआ कागज, जिसमें सिंथेटिक बाल होते हैं जो तन्य शक्ति और घर्षण को बढ़ाते हैं। और वे नकली टिकट की उपस्थिति के कई संकेतकों में से एक हैं।
• मिट्टी से बनी ईंटें जिसमें भूसा शामिल होता है। एडोब ईंट को क्रैकिंग के लिए कुछ प्रतिरोध प्राप्त होता है।
• धातु या लकड़ी के पाउडर के साथ एपॉक्सी चिपकने वाला। बाद वाले को एपॉक्सी राल को बचाने के लिए रचना में पेश किया गया है।
• कार्बन जो बहुआयामी प्रभावों पर टूटता है। यह केवल झटके और कंपन के साथ नहीं फटता है जो उनके वेक्टर ऑफ एक्शन में उस दिशा के साथ मेल खाता है जिसमें साइकिल चालक आगे बढ़ रहा है। यदि आप कार्बन फाइबर साइकिल के फ्रेम को किसी वस्तु, जैसे कंक्रीट के खंभे से टकराते हैं, तो कार्बन फाइबर टुकड़ों में बिखर जाएगा।
• ट्रिपलएक्स - कार के आगे और पीछे के शीशों पर कांच की परतें, सेल्युलाइड की परतों के साथ बन्धन। दुर्घटना की स्थिति में, बड़ी संख्या में पच्चर के आकार के टुकड़ों के बिखरने को बाहर रखा जाता है, जो अक्सर दुर्घटना में शामिल चालक की दृष्टि के नुकसान में समाप्त होता है।

इसलिए, पुलिस और सैन्य वाहनों के लिए बुलेटप्रूफ ग्लास टेम्पर्ड ग्लास की तीन या अधिक परतों से बना होता है - इसे केवल कवच-भेदी गोलियों या गोले से ही भेदा जा सकता है। बख़्तरबंद कांच स्तरित मिश्रित सामग्री को संदर्भित करता है।आज उपलब्ध विकास की विविधता मिश्रित सामग्री को दर्जनों प्रकारों और किस्मों में विभाजित करती है, जिनमें से प्रत्येक निर्माण और मरम्मत सेवाओं के लिए बाजार में काफी मांग में है।

इसलिए, विशिष्ट अनुप्रयोगों के लिए डिज़ाइन किए गए दर्पण, भरने, क्वार्ट्ज और अन्य मिश्रित सामग्री हैं। इन प्रजातियों में से प्रत्येक की विशेषताएं एक दूसरे से भिन्न होती हैं। उदाहरण के लिए, नैनो- और माइक्रोकंपोजिट जिनमें पॉलिमर नहीं होते हैं वे जलते नहीं हैं। कम से कम सैकड़ों डिग्री सेल्सियस तक गर्म होने पर ही वे चार चांद लगाते हैं, जो कमरे की स्थिति के लिए असामान्य तापमान पर उनके उपयोग को सरल बनाता है।

निम्नलिखित योजना के अनुसार मिश्रित सामग्री का उत्पादन किया जाता है। सबसे पहले, मैट्रिक्स घटक को मजबूत करने वाले तंतुओं पर लागू किया जाता है, फिर, एक दबाने वाले सांचे का उपयोग करके, मजबूत करने वाले घटक के रिबन और मैट्रिक्स स्वयं बनते हैं। परिणामी सामग्री को दबाया जाता है, पाप किया जाता है, और तंतुओं पर एक अतिरिक्त कोटिंग लगाई जाती है। इसके अलावा, परिणामी माध्यमिक सामग्री (अगला चरण) को फिर से दबाने के लिए भेजा जाता है, प्लाज्मा का उपयोग करके छिड़काव के रूप में मैट्रिक्स लगाने के चरण से गुजरता है। तीसरा दबाव - संपीड़न - अंतिम चरण है। इस प्रकार, संपीड़न (दबाने) कम से कम तीन बार किया जाता है।

प्राकृतिक मिश्रित सामग्री हल्के वजन, काफी ताकत और अत्याधुनिक प्रदर्शन की विशेषता है। वे मुख्य रूप से हवाई जहाज और रॉकेट सहित विमानों के लिए उपयोग किए जाते हैं। सरल कंपोजिट पहले से ही प्रकृति द्वारा ही बनाए गए हैं, उदाहरण के लिए, लकड़ी के वार्षिक छल्ले, छाल। मनुष्य द्वारा बनाई गई प्राकृतिक मिश्रित सामग्री - मिट्टी से बनी ईंटें, जिसमें चूरा और अन्य के साथ रेत, सीमेंट-रेत के ब्लॉक होते हैं।

शीसे रेशा को क्लासिक मिश्रित फाइबर में से एक के रूप में मान्यता प्राप्त है। यह एक मिश्रित से बना प्लास्टिक टेप है जो विभिन्न सतहों से चिपका होता है। यह मैट्रिक्स फाइबरग्लास स्ट्रैंड्स को जगह में रखता है। इस तरह से दबाए गए कांच के धागे के लिए धन्यवाद, इस सामग्री की ताकत सुनिश्चित की जाती है। प्लास्टिक शुरू में नरम और लचीला होता है, जबकि कांच की संरचना सख्त और भंगुर होती है।

इन गुणों को मिलाकर, एक बहुत ही लचीला और एक ही समय में ठोस सामग्री प्राप्त करना संभव है जिसमें प्लास्टिक और कांच एक दूसरे के पूरक हैं। कंपोजिट का उपयोग कार बॉडीवर्क और मोटर बोट के निर्माण के लिए किया जाता है। ग्लास कंपोजिट जंग या ऑक्सीकरण नहीं करेगा।

अधिक आधुनिक निर्माण सामग्री जो बहुत बाद में दिखाई दी, उनमें मुख्य पदार्थ के रूप में धातु, चीनी मिट्टी की चीज़ें और / या बहुलक शामिल हैं। इन सामग्रियों का वर्गीकरण लकड़ी के चिप्स या धूल जैसे गैर-धातु योजक को भी ध्यान में रखता है। प्लास्टिक-प्रबलित लकड़ी मिश्रित, या मिश्रित बोर्ड (और एक ही सामग्री से बने शीट सामग्री), फर्नीचर के निर्माण में और एक बरामदे या छत पर अलंकार के संगठन में उपयोग किया जाता है।

लकड़ी, कुचल और एक नरम अवस्था में पिघले हुए बहुलक के साथ मिश्रित, एक कठोर अलंकार के रूप में उपयोग किया जाता है, जिस पर आप चल सकते हैं और यहां तक ​​​​कि फर्नीचर भी ले जा सकते हैं: एक लकड़ी-प्लास्टिक बोर्ड या शीट एक ठोस सामग्री होने के कारण टूट या दरार नहीं होगी।

एमडीएफ - बॉक्स या ठोस प्रोफ़ाइल, जो सिंथेटिक राल या प्लास्टिक का उपयोग नहीं करता है, लेकिन विशेष रूप से प्राकृतिक मूल के रेजिन का उपयोग करता है। लकड़ी को चिप्स और धूल में कुचल दिया जाता है और इस पदार्थ के साथ लगाया जाता है और फिर भट्ठी में सिंटरिंग और प्रेसिंग चरणों से गुजरता है। एमडीएफ से बने आम उत्पाद दरवाजे और उच्च गुणवत्ता वाले लैमिनेट हैं। राल के सिंटरिंग और सख्त होने के दौरान, वे पोलीमराइज़ करते हैं - एक प्राकृतिक बहुलक बनता है जिसमें लकड़ी की धूल घुल जाती है (और चिप्स वितरित किए जाते हैं)।

सबसे सरल उदाहरण कार्बन फाइबर के साथ प्रबलित एल्यूमीनियम या मैग्नीशियम मिश्र धातु है। लेकिन एल्यूमीनियम को सिलिकॉन कार्बाइड के साथ भी पूरक किया जा सकता है, और तांबे-निकल संरचना को कार्बन फाइबर की उप-प्रजाति, ग्रैफेन के साथ पूरक किया जा सकता है। धातु मैट्रिक्स के साथ मिश्रित सामग्री मजबूत होती है, अधिकांश समस्याओं को हल करने के लिए स्वीकार्य कठोरता होती है, पहनने के लिए प्रतिरोधी होती है, ऑक्सीकरण के लिए प्रतिरोधी होती है, और सभी धातु उत्पादों की तुलना में अपेक्षाकृत हल्की होती है।

वे महंगे हैं और संसाधित करना मुश्किल है। आधुनिक कंपोजिट से, उदाहरण के लिए, डीजल आंतरिक दहन इंजन के लिए पिस्टन तत्व बनाए जाते हैं। मुखौटा के लिए समग्र साइडिंग शीट एल्यूमीनियम से बना है, जिसकी परतों के बीच प्लास्टिक डाला जाता है। धुंधला इस तरह के एक खत्म करने के लिए एक अलग रंग देने में मदद करता है।

धातु के बजाय, सिरेमिक समग्र में मुख्य सामग्री, जैसा कि आप अनुमान लगा सकते हैं, चीनी मिट्टी की चीज़ें थीं। उदाहरण के लिए, सिलिकेट समावेशन के आधार पर बने बोरॉन युक्त ग्लास का उपयोग इस तत्व के रूप में किया जाता है। यह एक माध्यमिक मैट्रिक्स घटक के रूप में कार्य करता है और कार्बन फाइबर या सिरेमिक समावेशन के साथ प्रबलित होता है, जिसकी भूमिका में सिलिकॉन कार्बाइड का उपयोग किया जाता है। सिरेमिक कंपोजिट, उदाहरण के लिए, किंक क्रैकिंग की घटना को दूर करने के लिए एक विशिष्ट सुदृढीकरण प्रदान करके ठोस सिरेमिक की भंगुरता से निपटने की अनुमति देता है।

कार्बाइड-कार्बन फाइबर कम्पोजिट बाजार में सबसे लोकप्रिय मिश्रित सामग्रियों में से एक है।, जो इसकी ताकत विशेषताओं और ऐसे पदार्थ से बने रिक्त स्थान की विश्वसनीयता संकेतक के मामले में कार्बन फाइबर और समग्र से आगे एक संरचना प्राप्त करना संभव बनाता है। इस तरह के एक समग्र का उपयोग किया जाता है, उदाहरण के लिए, ऑटोमोटिव ब्रेकिंग और क्लच सिस्टम के लिए भागों के उत्पादन में।

आज, अधिक आधुनिक सामग्रियों का विकास जो पहले से ही बाजार में प्रवेश कर चुके हैं, उनसे बने हजारों प्रकार के उत्पादों की संख्या का विकास बंद नहीं होता है। इसलिए, नैनो-प्रौद्योगिकियों में मजबूत करने वाले तंतुओं के आकार उनके लंबे पूर्ववर्तियों की तुलना में 1000 गुना छोटे हैं। भविष्य की सामग्रियों में से एक कार्बन नैनोट्यूब है, जिससे, उदाहरण के लिए, हॉकी स्टिक्स बनाई जाती हैं। इस उदाहरण में, नैनोकार्बन फाइबर को निकल-कोबाल्ट मिश्रित सामग्री के साथ लेपित किया जाता है। यह छड़ी लगभग तीन गुना मजबूत है और तुलनीय स्टील मिश्र धातु उत्पाद की तुलना में दरार के बिना पांचवां अधिक होने की संभावना है।

फैलाव-मजबूत मिश्रित सामग्री को नैनोमटेरियल्स के रूप में संदर्भित किया जाता है, जिसमें लंबाई में मुख्य फाइबर का आकार 100 एनएम के मान पर लाया जाता है। लेकिन पिछले दस वर्षों में, नैनोकणों की लंबाई 10 एनएम तक कम हो गई है - एक समान दृष्टिकोण का उपयोग किया जाता है, उदाहरण के लिए, अर्धचालक और कंडक्टर में जो एक माइक्रोप्रोसेसर, माइक्रोकंट्रोलर या माइक्रोक्रेसीट का क्रिस्टल बनाते हैं जो इलेक्ट्रॉनिक मेमोरी बनाते हैं। मिश्रित बीम और पैनलों पर कठोर मानक लागू होते हैं: उदाहरण के लिए, कठोरता (यंग का मापांक) कम से कम 130 गीगापास्कल होना चाहिए, सामग्री को थकान पहनने का विरोध करना चाहिए, और आयामी रूप से स्थिर होना चाहिए। एक ही समय में इन सभी समस्याओं का समाधान करना लक्ष्य है। नुकसान - इन सामग्रियों के विकास, कार्यान्वयन और व्यावहारिक अनुप्रयोग में विज्ञान-गहन कार्यभार में वृद्धि के कारण उच्च लागत।

सीएम के उत्पादन के लिए रूसी बाजार वैश्विक स्तर से निर्यात आपूर्ति का केवल 3% है। यह एकीकृत नियामक दस्तावेजों की कमी के कारण है जो समग्र निर्माण सामग्री के उत्पादन को सरल बनाते हैं, और हाल ही में, उत्पादन के लिए कच्चे माल का 90% आयात किया गया था।

इसलिए, रूस में CFRP उत्पादन अभी विकसित होना शुरू हुआ है, जबकि, उदाहरण के लिए, चीन कंपोजिट के प्रमुख उत्पादकों में से एक है। नई सामग्री, जिसके निर्माण में रूसी वैज्ञानिकों ने भी भाग लिया, मुख्य रूप से नैनोकणों के उपयोग पर आधारित हैं।

कुछ इंजन घटकों और विमान की सहायक संरचना के उत्पादन के लिए विमान उद्योग में मिश्रित सामग्री का उपयोग किया जाता है। अंतरिक्ष उद्योग उनका उपयोग रॉकेट और उपग्रहों के लिए लोड-असर और क्लैडिंग संरचनाओं के उत्पादन के लिए करते हैं जो कक्षा में प्रवेश करते समय मजबूत ताप का अनुभव करते हैं। ऑटोमोटिव उद्योग बॉडीवर्क और बंपर के लिए कंपोजिट का उपयोग करता है। खनन उद्योग सीएम का उपयोग ड्रिल के लिए सामग्री के रूप में करते हैं। सिविल इंजीनियरिंग पुलों और अन्य ऊंची इमारतों के तत्वों के निर्माण के लिए सीएम का उपयोग करता है।

इंजीनियरिंग की विभिन्न शाखाओं में मुख्य शर्त कारों और विशेष उपकरणों, सभी प्रकार के वाहनों के अपने वजन को हल्का करना है: 70% तक घटक गैर-धातु सामग्री हैं। स्व-समतल फर्श (फर्श भरना), साथ ही साथ सीढ़ियाँ डालना, एक समग्र का उपयोग शामिल है, जिसमें हवा के साथ प्रतिक्रिया करने से पहले, एक अर्ध-तरल, संभवतः सिरप पदार्थ होता है। इस तरह के एक समग्र को एपॉक्सी गोंद का उपयोग करके सबफ्लोर के ठोस आधार पर आसानी से लागू किया जा सकता है, जिसमें मुख्य भराव भंग हो जाता है।

सीएम का उपयोग करने की व्यवहार्यता की गणना का आधार सबसे महत्वपूर्ण पैरामीटर है - उपयुक्त प्रौद्योगिकियों के उपयोग की प्रभावशीलता। अधिक जटिल सम्मिश्र के निर्माण में धात्विक और अधात्विक मैट्रिस को विभिन्न अनुक्रमों में जोड़ा जा सकता है। एक उदाहरण के रूप में, एक साइकिल टायर, जिसमें ट्रेडमिल में मजबूत फाइबर की कई परतों का उपयोग किया जाता है: कैप्रॉन, केवलर, पतले स्टील के तार और यौगिक, जो सुरक्षा लाइनों की संख्या बढ़ाने की अनुमति देते हैं। इन प्रौद्योगिकियों के लिए धन्यवाद, साइकिल चालक डामर, प्राइमर और पथरीली सड़कों के बिना सड़क के किनारे चलने वाले कांटों और कांच, तार के टुकड़ों को "हड़प" नहीं लेते हैं।

ऐसा टायर एक नहीं, बल्कि कम से कम बीस हजार किलोमीटर से गुजरेगा, इससे पहले कि वह इतना खराब हो जाए कि उसके पंक्चर अभी भी एक बार-बार होने वाली घटना बन जाए। एक ऐसे टायर की लागत की गणना, जिस पर यह मूल्य टैग 10 गुना या उससे अधिक तक बढ़ सकता है, आपको समान टायरों को 10 गुना तक बदले बिना कीमत में एक छोटी समग्र कमी का लाभ उठाने की अनुमति देता है (इस कारक को उस पर खर्च किए गए समय के रूप में माना जाता है मरम्मत जोड़तोड़) - उन सभी को एक ही रबर पर 20,000 किमी से गुजरते समय।

इस मामले में, साइकिल टायर एक प्रकार का बहु-समग्र हैं, जहां कई सुधार परतों (मैट्रिस) का उपयोग किया जाता है, न कि केवल एक। एक निश्चित प्रकार की मिश्रित सामग्री के उत्पादन की गणना उस रूप पर आधारित होती है जिसमें इसका उपयोग किया जाता है। सुदृढीकरण समावेशन का उपयोग धागे, टेप, पतले कपड़े, रेशेदार या टो घटक के रूप में किया जाता है। एक विशेष प्रकार के समग्र के उद्देश्य के आधार पर सामग्री में मात्रा और वजन के हिसाब से हार्डनर की मात्रा 30-80% होती है।