कंपोजिट मटेरियल

समग्र सामग्री (समग्र, किमी) - दो या दो से अधिक घटकों से युक्त एक विषम ठोस सामग्री, जिसके बीच हम उन मजबूत तत्वों को अलग कर सकते हैं जो आवश्यक प्रदान करते हैं यांत्रिक विशेषताएंसामग्री, और एक मैट्रिक्स (या बाइंडर) जो प्रदान करता है एक साथ काम करनामजबूत करने वाले तत्व.

किसी समग्र का यांत्रिक व्यवहार प्रबलिंग तत्वों और मैट्रिक्स के गुणों के बीच संबंध के साथ-साथ उनके बीच के बंधन की ताकत से निर्धारित होता है। सामग्री की प्रभावशीलता और प्रदर्शन इस पर निर्भर करता है सही चुनावमूल घटकों और उनके संयोजन की तकनीक को उनकी मूल विशेषताओं को बनाए रखते हुए घटकों के बीच एक मजबूत संबंध सुनिश्चित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।

प्रबलिंग तत्वों और मैट्रिक्स के संयोजन के परिणामस्वरूप, समग्र के गुणों का एक परिसर बनता है, न केवल प्रतिबिंबित करता है प्रारंभिक विशेषताएँइसके घटक, लेकिन इसमें वे गुण भी शामिल हैं जो पृथक घटकों के पास नहीं हैं। विशेष रूप से, मजबूत करने वाले तत्वों और मैट्रिक्स के बीच इंटरफेस की उपस्थिति से सामग्री की दरार प्रतिरोध में काफी वृद्धि होती है, और कंपोजिट में, धातुओं के विपरीत, स्थैतिक ताकत में वृद्धि से कमी नहीं होती है, लेकिन, एक नियम के रूप में, फ्रैक्चर क्रूरता विशेषताओं में वृद्धि।

मिश्रित सामग्री के लाभ

यह तुरंत निर्धारित करने योग्य है कि सीएम इन कार्यों को करने के लिए बनाए गए हैं, और तदनुसार सभी संभावित लाभ शामिल नहीं हो सकते हैं, लेकिन एक नए समग्र को डिजाइन करते समय, इंजीनियर किसी दिए गए उद्देश्य को पूरा करते समय पारंपरिक सामग्रियों की विशेषताओं से काफी बेहतर विशेषताओं को देने के लिए स्वतंत्र है। किसी दिए गए तंत्र में, लेकिन किसी भी अन्य पहलू में उनसे हीन। इसका मतलब यह है कि सीएम हर चीज में पारंपरिक सामग्री से बेहतर नहीं हो सकता है, यानी प्रत्येक उत्पाद के लिए इंजीनियर सब कुछ करता है आवश्यक गणनाऔर उसके बाद ही उत्पादन के लिए सामग्रियों के बीच इष्टतम का चयन करता है।

• उच्च विशिष्ट शक्ति
• उच्च कठोरता (लोचदार मापांक 130…140 GPa)
• उच्च पहनने का प्रतिरोध
• उच्च थकान शक्ति
• सीएम से आयामी रूप से स्थिर संरचनाओं का निर्माण संभव है

इसके अलावा, कंपोजिट के विभिन्न वर्गों के एक या अधिक फायदे हो सकते हैं। कुछ लाभ एक साथ प्राप्त नहीं किये जा सकते.

मिश्रित सामग्री के नुकसान

कंपोजिट के अधिकांश वर्गों (लेकिन सभी नहीं) में नुकसान हैं:

• उच्च कीमत
• गुणों की अनिसोट्रॉपी
• उत्पादन की बढ़ी हुई ज्ञान तीव्रता, विशेष महंगे उपकरण और कच्चे माल की आवश्यकता, और इसलिए विकसित हुई औद्योगिक उत्पादनऔर देश का वैज्ञानिक आधार

उपयोग के क्षेत्र

उपभोक्ता वस्तुओं

मैकेनिकल इंजीनियरिंग

विशेषता

इस तकनीक का उपयोग स्टील-रबर घर्षण जोड़े में सतहों पर अतिरिक्त सुरक्षात्मक कोटिंग बनाने के लिए किया जाता है। प्रौद्योगिकी का उपयोग आपको सील और शाफ्ट के कर्तव्य चक्र को बढ़ाने की अनुमति देता है औद्योगिक उपकरणजलीय वातावरण में काम करना।

समग्र सामग्रियों में कई कार्यात्मकताएं शामिल होती हैं उत्कृष्ट सामग्री. बुनियाद अकार्बनिक सामग्रीइसमें विभिन्न योजकों के साथ संशोधित मैग्नीशियम, लोहा और एल्यूमीनियम सिलिकेट होते हैं। इन सामग्रियों में चरण परिवर्तन काफी उच्च स्थानीय भार पर होता है, जो धातु की अंतिम ताकत के करीब होता है। इस मामले में, उच्च स्थानीय भार वाले क्षेत्र में सतह पर एक उच्च शक्ति वाली धातु-सिरेमिक परत बनती है, जिसके कारण धातु की सतह की संरचना को बदलना संभव होता है।

विशेष विवरण

मिश्रित सामग्री की संरचना के आधार पर, सुरक्षात्मक कोटिंग को निम्नलिखित गुणों द्वारा चित्रित किया जा सकता है:

• 100 माइक्रोन तक की मोटाई;
• शाफ्ट सतह सफाई वर्ग (9 तक);
• 1 - 3 माइक्रोन के आकार वाले छिद्र होते हैं;
• घर्षण गुणांक 0.01 तक;
• धातु और रबर सतहों पर उच्च आसंजन।

तकनीकी और आर्थिक लाभ

• उच्च स्थानीय भार के क्षेत्र में सतह पर एक उच्च शक्ति वाली धातु-सिरेमिक परत बनती है
• पॉलीटेट्राफ्लुओरोएथिलीन की सतह पर बनी परत में घर्षण का गुणांक कम होता है और घर्षण के प्रति कम प्रतिरोध होता है;
• धातु-कार्बनिक कोटिंग नरम होती हैं, घर्षण का गुणांक कम होता है, छिद्रपूर्ण सतह होती है, और अतिरिक्त परत की मोटाई कुछ माइक्रोन होती है।

प्रौद्योगिकी के अनुप्रयोग के क्षेत्र

• घर्षण को कम करने और एक अलग परत बनाने के लिए कामकाजी सतह पर सील लगाना जो बाकी अवधि के दौरान रबर को शाफ्ट से चिपकने से रोकता है।
• ऑटोमोबाइल और विमान निर्माण के लिए उच्च गति वाले आंतरिक दहन इंजन।

विमानन और अंतरिक्ष विज्ञान

हथियार और सैन्य उपकरण

उनकी विशेषताओं (ताकत और हल्कापन) के कारण, मिश्रित सामग्रियों का उपयोग सैन्य मामलों में उत्पादन के लिए किया जाता है विभिन्न प्रकार केकवच:

• सैन्य उपकरणों के लिए कवच

यह सभी देखें

• IBFM_(अभिनव_निर्माण_और_परिष्करण_सामग्री)

लिंक

विकिमीडिया फ़ाउंडेशन. 2010.

• कम्पोजिट
• समग्र सामग्री

देखें अन्य शब्दकोशों में "समग्र सामग्री" क्या हैं:

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चाकू- इस शब्द के अन्य अर्थ हैं, चाकू (अर्थ) देखें। चाकू (प्रोटो-स्लाविक * nožь से * नोजिटि टू पियर्स) एक काटने का उपकरण, जिसका कार्यशील भाग एक ब्लेड पट्टी है कठोर सामग्री(आमतौर पर धातु) एक ब्लेड के साथ... विकिपीडिया

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पुस्तकें

• निर्माण सामग्री। मिश्र धातु, पॉलिमर, सिरेमिक, कंपोजिट, डब्ल्यू बोल्टन, निर्देशिका मैकेनिकल इंजीनियरिंग और इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग में उपयोग की जाने वाली सामग्रियों की पूरी श्रृंखला प्रस्तुत करती है: लोहा, एल्यूमीनियम, तांबा, मैग्नीशियम, निकल, टाइटेनियम, उन पर आधारित मिश्र धातु, पॉलिमर, सिरेमिक और। .. श्रेणी: मैकेनिकल इंजीनियरिंग. इंस्ट्रुमेंटेशन. धातुप्रकाशक:

पाठक को धातु-आधारित कंपोजिट और सिरेमिक मिश्रित सामग्री से परिचित कराता है। यह कंपोजिट के मुख्य अनुप्रयोगों का भी वर्णन करता है।

• प्राकृतिक और कृत्रिम मूल के कार्बनिक फाइबर के साथ ऑर्गेनोप्लास्टिक्स। कांच और कार्बन फाइबर से भी हल्का। उनके पास उच्च प्रभाव शक्ति है, लेकिन कम तन्यता/लचीला ताकत है। इस प्रकार के प्लास्टिक में, उदाहरण के लिए, केवलर शामिल हैं।
• पॉलिमर और कपड़ों के मैट्रिक्स से बने टेक्स्टोलाइट्स भिन्न प्रकृति काएक भराव के रूप में. कुछ टेक्स्टोलाइट मैट्रिक्स के साथ बनाए जाते हैं अकार्बनिक पदार्थ(सिलिकेट्स, फॉस्फेट)। सामग्रियों के गुण बहुत विविध हैं और कपड़े के फाइबर के प्रकार पर निर्भर करते हैं। रेशे कपास, एस्बेस्टस, बेसाल्ट, कांच, कृत्रिम सामग्री आदि से बनाए जाते हैं।
• पाउडर से भरे पॉलिमर (पॉलीथीन, पॉलीप्रोपाइलीन, विभिन्न भराव वाले रेजिन, उदाहरण के लिए, तालक, स्टार्च, कालिख, कैल्शियम कार्बोनेट, आदि) - इस प्रकार के 10 हजार से अधिक प्रकार के प्लास्टिक पहले ही विकसित किए जा चुके हैं। कृपया ध्यान दें कि आप हमसे कंपोजिट के निर्माण के लिए विभिन्न फिलर्स और अन्य आवश्यक कच्चे माल खरीद सकते हैं।

धातु आधारित कंपोजिट

धातु मिश्रित कई अलौह धातुओं के आधार पर बनाए जाते हैं, उदाहरण के लिए, तांबा, एल्यूमीनियम, निकल। भरने के लिए, ऐसे रेशे जो प्रतिरोधी हों उच्च तापमान, आधार में घुल नहीं रहा है। अक्सर, धातु फाइबर या ऑक्साइड, नाइट्राइड, सिरेमिक, कार्बाइड और बोराइड से एकल क्रिस्टल का उपयोग किया जाता है। इसके परिणामस्वरूप ऐसे कंपोजिट बनते हैं जो मूल शुद्ध धातु की तुलना में कहीं अधिक आग-प्रतिरोधी, टिकाऊ और पहनने-प्रतिरोधी होते हैं।

सिरेमिक कंपोजिट

सिरेमिक कंपोजिट मूल सिरेमिक द्रव्यमान को फाइबर या कणों के साथ दबाव में सिंटरिंग करके बनाया जाता है। धातु के रेशों का उपयोग अक्सर भराव के रूप में किया जाता है - सेरमेट प्राप्त होते हैं। वे थर्मल शॉक के प्रतिरोधी हैं और उनमें उच्च तापीय चालकता है।

सेरमेट का उपयोग पहनने-प्रतिरोधी और गर्मी प्रतिरोधी भागों का उत्पादन करने के लिए किया जाता है, उदाहरण के लिए, गैस टरबाइन और इलेक्ट्रिक भट्टियां। वे काटने के उपकरण, ब्रेक सिस्टम के हिस्सों, ईंधन छड़ों के निर्माण के लिए भी मांग में हैं परमाणु रिएक्टर.

कंपोजिट का अनुप्रयोग

मिश्रित सामग्री का उपयोग उत्पादन के लगभग सभी क्षेत्रों में पहले से ही किया जा रहा है। वह उपयोग किये हुए हैं:

• काम चल रहा है;
• सुरक्षा और बख्तरबंद ग्लास का उत्पादन वाहन, दुकान की खिड़कियां और दरवाजे;
• चिकित्सा कृत्रिम अंग;
• रसोई की मेजों के लिए कवरिंग और इलेक्ट्रॉनिक सर्किट बोर्डों के लिए आधार;
• घरेलू उपकरणों के हिस्से और आवास;
• खिड़की के फ्रेम और भी बहुत कुछ।

यह दिलचस्प है:अत्यधिक गुणों वाले सम्मिश्र विमान, ऑटो, जहाज और रॉकेट निर्माण में मांग है। अंतरिक्ष यान, परमाणु ऊर्जा संयंत्रों और खेल उपकरण (उदाहरण के लिए, हल्के और टिकाऊ साइकिल) के लिए भागों के उत्पादन में उनकी आवश्यकता होती है। इनका उपयोग आक्रामक वातावरण और उच्च तापमान पर चलने वाले उपकरणों और उपकरणों के तत्वों के निर्माण के लिए किया जाता है।

परिचय

पिछले कुछ वर्षों में, तथाकथित मल्टीफ़ेरोइक्स के निर्माण और अनुसंधान पर बहुत ध्यान दिया गया है - ऐसी सामग्रियां जो एक साथ फेरोइलेक्ट्रिक और फेरोमैग्नेटिक गुणों का प्रदर्शन करती हैं।

मल्टीफ़ेरोइक्स को एकल-चरण और समग्र दोनों रूपों में महसूस किया जा सकता है। अधिकांश एकल-चरण मल्टीफ़ेरोइक सामग्री कम तापमान वाले क्षेत्रों में, मुख्य रूप से क्रायोजेनिक तापमान पर, मैग्नेटोइलेक्ट्रिक गुणों का प्रदर्शन करती हैं।

इन व्यावहारिक रूप से अनुपयोगी एकल-चरण मल्टीफ़ेरोइक्स का एक विकल्प कंपोजिट नामक सामग्रियों में पाया गया है, दो चरणों के संयोजन से कृत्रिम रूप से बनाई गई सामग्री, उदाहरण के लिए, पीज़ोइलेक्ट्रिक और पीज़ोमैग्नेटिक चरणों या मैग्नेटोस्ट्रिक्टिव और पीज़ोइलेक्ट्रिक चरणों का संयोजन। ये सामग्रियां कमरे के तापमान के करीब तापमान पर फेरोइलेक्ट्रिक संरचनाओं का संतुलन बनाए रखती हैं। उनके पास एक बड़ा मैग्नेटोइलेक्ट्रिक (एमई) प्रभाव, मैग्नेटोस्ट्रिक्टिव और पीज़ोइलेक्ट्रिक चरण हैं अच्छी गुणवत्ताऔर तथाकथित बहुक्रियाशील सामग्री से संबंधित हैं। सिंथेटिक मिश्रित मल्टीफ़ेरिक्स के उत्पादन में मुख्य उपलब्धि उनका काफी आसान और सस्ता उत्पादन और प्रत्येक चरण के आणविक चरण अनुपात और अनाज के आकार को नियंत्रित करने की क्षमता है। संश्लेषण के दौरान फेरोइलेक्ट्रिक और चुंबकीय चरणों के बीच की सीमाओं पर संभावित रासायनिक प्रतिक्रिया को रोकने से जुड़ी एक समस्या भी है, जिससे उदाहरण के लिए, ढांकता हुआ गुणों का नुकसान होता है। सामान्य तौर पर, कंपोजिट में, अनाज के आकार, आकार और अनाज के बीच की सीमाएं मुख्य तत्व होते हैं जो चरणों के "मूल" गुणों को बनाए रखते हुए नए गुणों के उद्भव का कारण बनते हैं। इस प्रकार, यह ज्ञात है कि विशाल चुंबकीय प्रतिरोध (सीआरएम) में वृद्धि हो सकती है, जिसे स्पिन-ध्रुवीकरण टनलिंग मॉडल में अनाज के बीच गैर-संचालन बाधा परतों की उपस्थिति से समझाया गया है।

फिर मुझे निम्नलिखित कार्य दिए गए:

1) प्रस्तुत नमूने के मिश्रित मल्टीफ़िरोइक्स पर साहित्य से खुद को परिचित करें;

2) (La 0.5 Eu 0.5) 0.7 Pb 0.3 MnO 3 और PbTiO 3 के गुणों और संरचना का अध्ययन करें;

3) पॉलीक्रिस्टलाइन रूप में PbTiO 3 को संश्लेषित करें और एक एकल क्रिस्टल (La 0.5 Eu 0.5) 0.7 Pb 0.3 MnO 3 विकसित करें;

4) चुंबकीय, मैग्नेटोइलेक्ट्रिक और अन्य गुणों (1-x) (La 0.5 Eu 0.5) 0.7 Pb 0.3 MnO 3 + xPbTiO 3 का अध्ययन शुरू करें।

कंपोजिट के उदाहरण

कंपोजिट क्या हैं?

मिश्रित सामग्रियाँ दो या दो से अधिक असमान चरणों से बनी सामग्रियाँ होती हैं और इनमें ऐसी विशेषताएँ होती हैं जो मूल घटकों में निहित नहीं होती हैं। यह परिभाषा एक समग्र के विचार को अच्छी तरह से दर्शाती है, लेकिन बहुत व्यापक है, क्योंकि इसमें अधिकांश सामग्री और मिश्र धातु (उदाहरण के लिए, स्टील, कच्चा लोहा, कंक्रीट, आदि) शामिल हैं। जाहिरा तौर पर, एक और परिभाषा बेहतर होगी: कंपोजिट विभिन्न आकृतियों और गुणों के दो या दो से अधिक सामग्रियों (घटकों) का एक त्रि-आयामी अखंड कृत्रिम संयोजन है, एक स्पष्ट इंटरफ़ेस के साथ, प्रत्येक घटक के फायदे का उपयोग करते हुए और सीमा प्रक्रियाओं के कारण नए गुणों का प्रदर्शन करते हुए .

आमतौर पर, कंपोजिट एक सामग्री का आधार (मैट्रिक्स) होते हैं, जो किसी अन्य सामग्री के फाइबर, परतों और बिखरे हुए कणों से बने भराव के साथ प्रबलित होते हैं। यह दोनों घटकों के शक्ति गुणों को जोड़ता है। भराव और मैट्रिक्स की संरचना और गुणों, उनके अनुपात और भराव के अभिविन्यास का चयन करके, परिचालन और तकनीकी विशेषताओं के आवश्यक संयोजन के साथ एक सामग्री प्राप्त करना संभव है।

एक मिश्रित मिश्र धातु से भिन्न होता है जिसमें तैयार मिश्रित में व्यक्तिगत घटक अपने अंतर्निहित गुणों को बरकरार रखते हैं। घटकों को केवल सकारात्मक नए गुण प्रदर्शित करते हुए समग्र इंटरफ़ेस पर इंटरैक्ट करना चाहिए। ऐसा परिणाम केवल तभी प्राप्त किया जा सकता है जब घटकों के गुणों को समग्र सामग्री में सफलतापूर्वक संयोजित किया जाए, अर्थात। मिश्रित का उपयोग करते समय, घटकों के केवल आवश्यक गुण प्रकट होने चाहिए, और उनकी कमियाँ पूरी तरह या आंशिक रूप से नष्ट हो जानी चाहिए।

इस प्रकार:

परिणामी सम्मिश्र नया प्राप्त करता है, सर्वोत्तम गुणऔर इसलिए प्रदर्शन कर सकते हैं अतिरिक्त प्रकार्य(बहुक्रियाशील सामग्री);

समग्र की विशेषताएं सीमा प्रक्रियाओं को ध्यान में रखे बिना अलग से या एक साथ लिए गए इसके घटकों की तुलना में बेहतर हैं;

चरण इंटरफ़ेस पर होने वाली प्रक्रियाओं को ध्यान में रखते हुए, समग्र के व्यक्तिगत घटकों की क्रियाएं हमेशा उनकी समग्रता में प्रकट होती हैं।

कंपोजिट का सक्रिय उपयोग 70 के दशक की शुरुआत में शुरू हुआ, हालांकि एक समग्र वातावरण बनाने वाले घटकों के रूप में दो या दो से अधिक शुरुआती सामग्रियों का उपयोग करने का विचार तब से अस्तित्व में है जब से लोगों ने सामग्रियों से निपटना शुरू किया।

एक समग्र बनाने का लक्ष्य उन गुणों के संयोजन को प्राप्त करना है जो प्रत्येक मूल सामग्री में अलग-अलग अंतर्निहित नहीं हैं। इस प्रकार, कंपोजिट उन सामग्रियों से बनाया जा सकता है जो स्वयं आवश्यकताओं को पूरा नहीं करती हैं। चूँकि ये आवश्यकताएँ भौतिक, रासायनिक, तकनीकी और अन्य गुणों से संबंधित हो सकती हैं, इसलिए कंपोजिट का विज्ञान चौराहे पर है विभिन्न क्षेत्रज्ञान और विभिन्न विशिष्टताओं के शोधकर्ताओं की भागीदारी की आवश्यकता है।

परंपरागत रूप से, सामग्री का चयन और संरचनात्मक घटकों का डिज़ाइन अलग-अलग कार्य थे। जैसे ही विमान, जहाज निर्माण और ऑटोमोटिव विनिर्माण जैसे क्षेत्रों में धातुओं और मिश्र धातुओं को प्रतिस्थापित करना शुरू हुआ, औद्योगिक डिजाइन और सामग्री चयन विलय हो गए और एक ही प्रक्रिया के अलग-अलग पहलू बन गए।

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि, मिश्रित की संरचनात्मक अनिसोट्रॉपी के साथ, तकनीकी अनिसोट्रॉपी है जो आइसोट्रोपिक सामग्रियों के प्लास्टिक विरूपण के दौरान होती है, और भौतिक अनिसोट्रॉपी, उदाहरण के लिए, क्रिस्टल में निहित होती है और क्रिस्टल जाली की संरचनात्मक विशेषताओं से जुड़ी होती है।

उत्पादन विधि के आधार पर, कंपोजिट दो प्रकार के होते हैं: कृत्रिम और प्राकृतिक। कृत्रिम कंपोजिट में मैट्रिक्स में एक मजबूत चरण के कृत्रिम परिचय के परिणामस्वरूप प्राप्त सभी कंपोजिट, यूटेक्टिक के प्राकृतिक मिश्र धातु और इसी तरह की रचनाएं शामिल हैं। यूटेक्टिक कंपोजिट में, सुदृढ़ीकरण चरण दिशात्मक क्रिस्टलीकरण की प्रक्रिया के दौरान स्वाभाविक रूप से बनने वाले रेशेदार या प्लेट जैसे क्रिस्टल होते हैं।

जैसे-जैसे नए कंपोजिट बनते हैं, "पुराने" प्रकार के वर्गीकरण का विस्तार होता है और नए प्रकार उत्पन्न हो सकते हैं।

चुंबकीय और मैग्नेटोइलेक्ट्रिक कंपोजिट पर साहित्य का अध्ययन करते समय, मुझे निम्नलिखित ऑक्साइड-आधारित कंपोजिट मिले जिन्हें संश्लेषित और अध्ययन किया गया है:

1. "MgFe 2 O 3 -BaTiO 3";

2. "BaTiO 3 - (Ni, Zn) Fe 2 O 4";

3. "La 0.67 Ca 0.33 MnO 3 -CuFe 2 O 4";

4. "(La 0.7 Ca 0.3 MnO 3) 1-x / (MgO) x";

5. "La 2/3 Ca 1/3 MnO 3 /SiO 2";

6. "La 0.7 Sr 0.3 MnO 3 / Ta 2 O 5"।

प्रौद्योगिकी विकास के इतिहास में, दो महत्वपूर्ण दिशाओं को प्रतिष्ठित किया जा सकता है:

• उपकरणों, संरचनाओं, तंत्रों और मशीनों का विकास,
• सामग्री विकास.

यह कहना कठिन है कि इनमें से कौन अधिक महत्वपूर्ण है, क्योंकि... वे आपस में काफी निकटता से जुड़े हुए हैं, लेकिन सामग्रियों के विकास के बिना, सैद्धांतिक रूप से तकनीकी प्रगति असंभव है। यह कोई संयोग नहीं है कि इतिहासकार प्रारंभिक सभ्यता के युगों को विभाजित करते हैं पाषाण युग, कांस्य युग और लौह युग।

वर्तमान 21वीं सदी को पहले से ही मिश्रित सामग्रियों (कंपोजिट) ​​की सदी के लिए जिम्मेदार ठहराया जा सकता है।

मिश्रित सामग्री की अवधारणा पिछली 20वीं सदी के मध्य में बनी थी। हालाँकि, कंपोजिट कोई नई घटना नहीं है, बल्कि सामग्री वैज्ञानिकों द्वारा तैयार किया गया एक नया शब्द है बेहतर समझआधुनिक संरचनात्मक सामग्रियों की उत्पत्ति।

मिश्रित सामग्री सदियों से ज्ञात है। उदाहरण के लिए, बेबीलोन में वे घर बनाते समय मिट्टी को मजबूत करने के लिए नरकट का उपयोग करते थे, और प्राचीन मिस्रवासी इसमें कटा हुआ भूसा मिलाते थे। मिट्टी की ईंटें. प्राचीन ग्रीस में महलों और मंदिरों के निर्माण के दौरान संगमरमर के स्तंभों को लोहे की छड़ों से मजबूत किया जाता था। 1555-1560 में, मॉस्को में सेंट बेसिल कैथेड्रल के निर्माण के दौरान, रूसी आर्किटेक्ट बर्मा और पोस्टनिक ने लोहे की पट्टियों से प्रबलित पत्थर के स्लैब का इस्तेमाल किया। आधुनिक मिश्रित सामग्रियों के प्रत्यक्ष पूर्ववर्ती को प्रबलित कंक्रीट और डैमस्क स्टील कहा जा सकता है।

मिश्रित सामग्रियों के प्राकृतिक अनुरूप हैं - लकड़ी, हड्डियाँ, सीपियाँ, आदि। कई प्रकार प्राकृतिक खनिजवास्तव में मिश्रित हैं। वे न केवल टिकाऊ होते हैं, बल्कि उनमें उत्कृष्ट सजावटी गुण भी होते हैं।

कंपोजिट मटेरियल- प्लास्टिक बेस से युक्त बहुघटक सामग्री - एक मैट्रिक्स, और फिलर्स जो मजबूती और कुछ अन्य भूमिका निभाते हैं। समग्र के चरणों (घटकों) के बीच एक चरण सीमा होती है।

असमान पदार्थों के संयोजन से एक नई सामग्री का निर्माण होता है, जिसके गुण उसके प्रत्येक घटक के गुणों से काफी भिन्न होते हैं। वे। मिश्रित सामग्री का एक संकेत समग्र के घटक तत्वों का ध्यान देने योग्य पारस्परिक प्रभाव है, अर्थात। उनकी नई गुणवत्ता, प्रभाव.

मैट्रिक्स और फिलर की संरचना, उनके अनुपात को अलग-अलग करके, विशेष अतिरिक्त अभिकर्मकों आदि का उपयोग करके, गुणों के आवश्यक सेट के साथ सामग्रियों की एक विस्तृत श्रृंखला प्राप्त की जाती है।

बडा महत्वमिश्रित सामग्री तत्वों की दोनों दिशाओं में व्यवस्था प्रभावी भार, और एक दूसरे के संबंध में, यानी सुव्यवस्था. उच्च शक्ति वाले कंपोजिट में, एक नियम के रूप में, उच्च क्रम वाली संरचना होती है।

एक सरल उदाहरण. एक मुट्ठी चूरा एक बाल्टी में फेंक दिया सीमेंट मोर्टारइसकी संपत्तियों पर किसी भी प्रकार का प्रभाव नहीं पड़ेगा। यदि समाधान का आधा हिस्सा चूरा से बदल दिया जाता है, तो सामग्री का घनत्व, इसके थर्मोफिजिकल स्थिरांक, उत्पादन लागत और अन्य संकेतक महत्वपूर्ण रूप से बदल जाएंगे। लेकिन मुट्ठी भर पॉलीप्रोपाइलीन फाइबर कंक्रीट को प्रभाव-प्रतिरोधी और पहनने-प्रतिरोधी बना देंगे, और आधी बाल्टी फाइबर इसे लोच प्रदान करेगा, जो कि खनिज सामग्री की बिल्कुल भी विशेषता नहीं है।

वर्तमान में, समग्र सामग्रियों (कंपोजिट) ​​के क्षेत्र में, विभिन्न प्रकार को शामिल करने की प्रथा है कृत्रिम सामग्री, प्रौद्योगिकी और उद्योग की विभिन्न शाखाओं में विकसित और कार्यान्वित, बैठक सामान्य सिद्धांतोंमिश्रित सामग्रियों का निर्माण

मिश्रित सामग्रियों में रुचि अभी क्यों उभर रही है? क्योंकि पारंपरिक सामग्रियां अब हमेशा आधुनिक इंजीनियरिंग अभ्यास की आवश्यकताओं को पूरा नहीं करती हैं या पूरी तरह से पूरा नहीं करती हैं।

मिश्रित सामग्रियों में मैट्रिक्स धातु, पॉलिमर, सीमेंट और सिरेमिक हैं। विभिन्न प्रकार के कृत्रिम और प्राकृतिक पदार्थों का उपयोग भराव के रूप में किया जाता है। विभिन्न रूप(बड़े आकार, चादर, रेशेदार, फैला हुआ, बारीक फैला हुआ, सूक्ष्म फैला हुआ, नैनोकण)।

बहुघटक मिश्रित सामग्रियों को भी जाना जाता है, जिनमें शामिल हैं:

• पॉलीमैट्रिक्स, जब कई मैट्रिक्स एक मिश्रित सामग्री में संयोजित होते हैं,
• हाइब्रिड, जिसमें कई अलग-अलग फिलर्स शामिल हैं, जिनमें से प्रत्येक की अपनी भूमिका है।

भराव, एक नियम के रूप में, समग्र की ताकत, कठोरता और विकृति को निर्धारित करता है, और मैट्रिक्स इसकी दृढ़ता, तनाव हस्तांतरण और विभिन्न बाहरी प्रभावों के प्रतिरोध को सुनिश्चित करता है।

एक विशेष स्थान सजावटी समग्र सामग्रियों द्वारा कब्जा कर लिया गया है जिन्होंने सजावटी गुणों का उच्चारण किया है।

विशेष गुणों वाली मिश्रित सामग्री विकसित की जा रही है, उदाहरण के लिए, रेडियो-पारदर्शी सामग्री और रेडियो-अवशोषित सामग्री, कक्षीय अंतरिक्ष यान की थर्मल सुरक्षा के लिए सामग्री, रैखिक थर्मल विस्तार के कम गुणांक और लोच के उच्च विशिष्ट मापांक वाली सामग्री, और अन्य।

समग्र सामग्रियों का उपयोग विज्ञान, प्रौद्योगिकी, उद्योग सहित सभी क्षेत्रों में किया जाता है। आवासीय, औद्योगिक और विशेष निर्माण, सामान्य और विशेष मैकेनिकल इंजीनियरिंग, धातु विज्ञान, रसायन उद्योग, ऊर्जा, इलेक्ट्रॉनिक्स, में घर का सामान, कपड़े और जूते का उत्पादन, चिकित्सा, खेल, कला, आदि।

मिश्रित सामग्रियों की संरचना.

उनकी यांत्रिक संरचना के आधार पर, कंपोजिट को कई मुख्य वर्गों में विभाजित किया जाता है: रेशेदार, स्तरित, फैलाव-मजबूत, कण-मजबूत और नैनोकम्पोजिट।

फाइबर कंपोजिट को फाइबर या मूंछों से मजबूत किया जाता है। यहां तक ​​कि इस प्रकार के कंपोजिट में थोड़ी सी भराव सामग्री भी महत्वपूर्ण सुधार लाती है यांत्रिक विशेषताएंसामग्री। तंतुओं के आकार और सांद्रता के अभिविन्यास को बदलकर सामग्री के गुणों को भी व्यापक रूप से भिन्न किया जा सकता है।

लेमिनेटेड मिश्रित सामग्रियों में, मैट्रिक्स और फिलर को परतों में व्यवस्थित किया जाता है, जैसे कि ट्रिपलक्स, प्लाईवुड, लेमिनेटेड लकड़ी के ढांचे और लेमिनेटेड प्लास्टिक में।

मिश्रित सामग्रियों के अन्य वर्गों की सूक्ष्म संरचना इस तथ्य से विशेषता है कि मैट्रिक्स एक मजबूत पदार्थ के कणों से भरा होता है, और वे कण आकार में भिन्न होते हैं। कण-मजबूत कंपोजिट में, उनका आकार 1 माइक्रोन से अधिक होता है, और सामग्री 20-25% (मात्रा के अनुसार) होती है, जबकि फैलाव-मजबूत कंपोजिट में 0.01 से आकार तक के 1 से 15% (आयतन के अनुसार) कण शामिल होते हैं। 0.1 µm. नैनोकम्पोजिट में शामिल कणों का आकार और भी छोटा होता है और उनकी मात्रा 10-100 एनएम होती है।

कुछ सामान्य कंपोजिट

ठोस- सबसे आम मिश्रित सामग्री। वर्तमान में, कंक्रीट की एक बड़ी श्रृंखला का उत्पादन किया जाता है, जो संरचना और गुणों में भिन्न होती है। आधुनिक कंक्रीट का उत्पादन पारंपरिक सीमेंट मैट्रिसेस और पॉलिमर (एपॉक्सी, पॉलिएस्टर, फिनोल-फॉर्मेल्डिहाइड, ऐक्रेलिक, आदि) दोनों पर किया जाता है। आधुनिक उच्च-प्रदर्शन कंक्रीट ताकत में धातुओं के करीब हैं। सजावटी कंक्रीट लोकप्रिय हो रहा है.

ऑर्गेनोप्लास्टी- ऐसे कंपोजिट जिनमें भराव कार्बनिक, सिंथेटिक, और, आमतौर पर प्राकृतिक और कृत्रिम फाइबर होते हैं, जो टो, धागे, कपड़े, कागज आदि के रूप में होते हैं। थर्मोसेटिंग ऑर्गेनोप्लास्टिक्स में, मैट्रिक्स आमतौर पर एपॉक्सी, पॉलिएस्टर और फेनोलिक रेजिन, साथ ही पॉलीमाइड्स होता है। ऑर्गेनोप्लास्टिक्स का घनत्व कम होता है, वे कांच और कार्बन प्लास्टिक की तुलना में हल्के होते हैं, और उनमें अपेक्षाकृत उच्च तन्यता ताकत होती है; उच्च प्रभाव प्रतिरोध और गतिशील भार, लेकिन साथ ही, कम संपीड़न और झुकने की शक्ति। सबसे आम ऑर्गेनोप्लास्टिक्स में लकड़ी मिश्रित सामग्री शामिल है। उत्पादन मात्रा के संदर्भ में, ऑर्गेनोप्लास्टिक्स स्टील, एल्यूमीनियम और प्लास्टिक से आगे निकल जाता है।

विदेशी साहित्य में हाल ही मेंनए शब्द लोकप्रिय हो रहे हैं - बायोपॉलिमर, बायोप्लास्टिक्स और, तदनुसार, बायोकंपोजिट।

लकड़ी मिश्रित सामग्री.सबसे आम लकड़ी के मिश्रण में आर्बोलाइट्स, ज़ाइलोलाइट्स, सीमेंट पार्टिकल बोर्ड, लेमिनेटेड शामिल हैं लकड़ी के ढाँचे, प्लाइवुड और बेंट-चिपकने वाले हिस्से, लकड़ी के प्लास्टिक, पार्टिकल बोर्ड और फाइबरबोर्ड और बीम, लकड़ी के प्रेस और प्रेस पाउडर, थर्मोप्लास्टिक लकड़ी-पॉलिमर कंपोजिट।

फाइबरग्लास- पॉलिमर मिश्रित सामग्री ग्लास फाइबर के साथ प्रबलित होती है, जिसे पिघले हुए अकार्बनिक ग्लास से ढाला जाता है। थर्मोसेटिंग सिंथेटिक रेजिन (फेनोलिक, एपॉक्सी, पॉलिएस्टर, आदि) और थर्मोप्लास्टिक पॉलिमर (पॉलियामाइड्स, पॉलीइथाइलीन, पॉलीस्टाइनिन, आदि) दोनों का उपयोग अक्सर मैट्रिक्स के रूप में किया जाता है। फाइबरग्लास प्लास्टिक में उच्च शक्ति, कम तापीय चालकता, उच्च विद्युत इन्सुलेट गुण होते हैं और इसके अलावा, वे रेडियो तरंगों के लिए पारदर्शी होते हैं। लेमिनेटेड सामग्री, जिसमें कांच के रेशों से बुने हुए कपड़े का उपयोग भराव के रूप में किया जाता है, फाइबरग्लास कहलाता है।

कार्बन फाइबर प्रबलित प्लास्टिक- कार्बन फाइबर इन पॉलिमर कंपोजिट में भराव के रूप में काम करते हैं। कार्बन फाइबर सेल्युलोज, एक्रिलोनिट्राइल कॉपोलिमर, पेट्रोलियम और कोयला टार पिच आदि पर आधारित सिंथेटिक और प्राकृतिक फाइबर से प्राप्त होते हैं। कार्बन प्लास्टिक में मैट्रिक्स या तो थर्मोसेटिंग या थर्मोप्लास्टिक पॉलिमर हो सकते हैं। फाइबरग्लास प्लास्टिक की तुलना में कार्बन फाइबर प्रबलित प्लास्टिक का मुख्य लाभ उनका कम घनत्व और उच्च लोचदार मापांक है; कार्बन फाइबर प्रबलित प्लास्टिक बहुत हल्के होते हैं और साथ ही, टिकाऊ सामग्री भी होते हैं।

कार्बन फाइबर और कार्बन मैट्रिक्स के आधार पर, मिश्रित कार्बन-ग्रेफाइट सामग्री बनाई जाती है - सबसे अधिक गर्मी प्रतिरोधी मिश्रित सामग्री (कार्बन फाइबर प्लास्टिक), निष्क्रिय या कम करने वाले वातावरण में लंबे समय तक 3000 डिग्री सेल्सियस तक तापमान का सामना करने में सक्षम।

बोरोप्लास्टी- भराव के रूप में बोरोन फाइबर युक्त मिश्रित सामग्री, थर्मोसेटिंग पॉलिमर मैट्रिक्स में एम्बेडेड होती है, और फाइबर या तो मोनोफिलामेंट्स के रूप में या सहायक ग्लास धागे या टेप के साथ बंधे बंडलों के रूप में हो सकते हैं जिसमें बोरान धागे अन्य के साथ जुड़े होते हैं धागे. बोरोप्लास्टिक्स का उपयोग सीमित है उच्च लागतबोरोन फाइबर का उत्पादन, इसलिए उनका उपयोग मुख्य रूप से आक्रामक वातावरण में दीर्घकालिक भार के संपर्क में आने वाले हिस्सों में विमानन और अंतरिक्ष प्रौद्योगिकी में किया जाता है।

प्रेस पाउडर (प्रेस मिश्रण)।भरे हुए पॉलिमर के 10,000 से अधिक ब्रांड ज्ञात हैं। फिलर्स का उपयोग सामग्री की लागत को कम करने और उसे विशेष गुण देने दोनों के लिए किया जाता है। भरे हुए पॉलिमर का उत्पादन सबसे पहले डॉ. बेकलैंड (लियो एच. बेकलैंड, यूएसए) द्वारा किया गया था, जिन्होंने 20वीं सदी की शुरुआत में इसकी खोज की थी। फिनोलफॉर्मडिहाइड (बेकलाइट) राल के संश्लेषण के लिए विधि। यह राल स्वयं कम ताकत वाला एक नाजुक पदार्थ है। बेकलैंड ने पाया कि राल के सख्त होने से पहले उसमें रेशे, विशेष रूप से लकड़ी का आटा मिलाने से उसकी ताकत बढ़ जाती है। उनके द्वारा बनाई गई सामग्री - बैक्लाइट - ने बहुत लोकप्रियता हासिल की। इसकी तैयारी की तकनीक सरल है: दबाव में आंशिक रूप से ठीक किए गए पॉलिमर और भराव - प्रेस पाउडर - का मिश्रण एक सांचे में अपरिवर्तनीय रूप से कठोर हो जाता है। इस तकनीक का उपयोग करके पहला बड़े पैमाने पर उत्पादित उत्पाद 1916 में तैयार किया गया था, यह रोल्स-रॉयस कार का गियर शिफ्ट नॉब था। अधिकांश में भरे हुए थर्मोसेट पॉलिमर का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है अलग - अलग क्षेत्रतकनीकी। थर्मोसेटिंग और थर्मोप्लास्टिक पॉलिमर को भरने के लिए विभिन्न प्रकार के फिलर्स का उपयोग किया जाता है - लकड़ी का आटा, काओलिन, चाक, तालक, अभ्रक, कार्बन ब्लैक, फाइबरग्लास, बेसाल्ट फाइबर, आदि।

टेक्स्टोलाइट्स- लेमिनेटेड प्लास्टिक को विभिन्न रेशों से बने कपड़ों से मजबूत किया जाता है। टेक्स्टोलाइट्स के उत्पादन की तकनीक 1920 के दशक में विकसित की गई थी। फिनोल-फॉर्मेल्डिहाइड राल पर आधारित। फैब्रिक शीट को राल के साथ लगाया जाता है, फिर टेक्स्टोलाइट प्लेट या आकार के उत्पाद बनाने के लिए ऊंचे तापमान पर दबाया जाता है। टेक्स्टोलाइट्स में बाइंडर्स थर्मोसेटिंग और थर्मोप्लास्टिक पॉलिमर की एक विस्तृत श्रृंखला होते हैं, और कभी-कभी सिलिकेट और फॉस्फेट पर आधारित अकार्बनिक बाइंडर्स होते हैं। विभिन्न प्रकार के रेशों से बने कपड़ों का उपयोग भराव के रूप में किया जाता है - कपास, सिंथेटिक, कांच, कार्बन, एस्बेस्टस, बेसाल्ट, आदि। तदनुसार, टेक्स्टोलाइट के गुण और अनुप्रयोग विविध हैं।

धातु मैट्रिक्स के साथ मिश्रित सामग्री।धातु-आधारित कंपोजिट बनाते समय, एल्यूमीनियम, मैग्नीशियम, निकल, तांबा, आदि का उपयोग मैट्रिक्स के रूप में किया जाता है। भराव उच्च शक्ति वाले फाइबर, विभिन्न फैलाव के दुर्दम्य कण, एल्यूमीनियम ऑक्साइड, बेरिलियम ऑक्साइड, बोरान और सिलिकॉन कार्बाइड, एल्यूमीनियम और सिलिकॉन नाइट्राइड आदि के धागे जैसे एकल क्रिस्टल हैं। 0.3-15 मिमी लंबा और 1-30 माइक्रोन व्यास।

पारंपरिक (गैर-प्रबलित) धातु की तुलना में धातु मैट्रिक्स मिश्रित सामग्री के मुख्य लाभ हैं: बढ़ी हुई ताकत, कठोरता में वृद्धि, पहनने के प्रतिरोध में वृद्धि, रेंगने के प्रतिरोध में वृद्धि।

सिरेमिक पर आधारित समग्र सामग्री।सुदृढीकरण सिरेमिक सामग्रीफाइबर, साथ ही धातु और सिरेमिक बिखरे हुए कण, उच्च शक्ति वाले कंपोजिट प्राप्त करना संभव बनाते हैं, हालांकि, सिरेमिक को मजबूत करने के लिए उपयुक्त फाइबर की सीमा स्रोत सामग्री के गुणों द्वारा सीमित है। अक्सर धातु के रेशों का उपयोग किया जाता है। तन्यता प्रतिरोध थोड़ा बढ़ जाता है, लेकिन थर्मल शॉक का प्रतिरोध बढ़ जाता है - गर्म होने पर सामग्री कम टूटती है, लेकिन ऐसे मामले भी हो सकते हैं जब सामग्री की ताकत कम हो जाती है। यह मैट्रिक्स और भराव के थर्मल विस्तार गुणांक के अनुपात पर निर्भर करता है।

बिखरे हुए धातु कणों के साथ सिरेमिक के सुदृढीकरण से स्थायित्व, थर्मल झटके के प्रतिरोध और थर्मल चालकता में वृद्धि के साथ नई सामग्री (सेर्मेट) प्राप्त होती है। उच्च तापमान वाले सेरमेट का उपयोग गैस टरबाइन के लिए पुर्जे, विद्युत भट्टियों के लिए फिटिंग और रॉकेट और जेट प्रौद्योगिकी के लिए पुर्जे बनाने के लिए किया जाता है। कठोर घिसाव प्रतिरोधी सेरमेट बनाने के लिए उपयोग किया जाता है काटने के उपकरणऔर विवरण. इसके अलावा, सेरमेट का उपयोग किया जाता है विशेष क्षेत्रप्रौद्योगिकियाँ यूरेनियम ऑक्साइड पर आधारित परमाणु रिएक्टरों के लिए ईंधन तत्व, ब्रेक उपकरणों के लिए घर्षण सामग्री आदि हैं।

कई घटकों पर आधारित सामग्री, जो उनकी परिचालन और तकनीकी विशेषताओं को निर्धारित करती है। कंपोजिट धातु, पॉलिमर या सिरेमिक पर आधारित मैट्रिक्स पर आधारित होते हैं। अतिरिक्त सुदृढीकरण फाइबर, मूंछों और विभिन्न कणों के रूप में भराव के साथ किया जाता है।

क्या कंपोजिट भविष्य हैं?

प्लास्टिसिटी, ताकत, आवेदन का व्यापक दायरा - यही आधुनिक मिश्रित सामग्रियों को अलग करता है। उत्पादन की दृष्टि से यह क्या है? इन सामग्रियों में धात्विक या अधात्विक आधार होता है। सामग्री को मजबूत करने के लिए, अधिक ताकत के गुच्छे का उपयोग किया जाता है। उनमें से हम प्लास्टिक को उजागर कर सकते हैं, जो बोरॉन, कार्बन, ग्लास फाइबर या एल्यूमीनियम से प्रबलित होता है, स्टील या बेरिलियम धागे से प्रबलित होता है। यदि आप घटकों की सामग्री को जोड़ते हैं, तो आप विभिन्न शक्ति, लोच और अपघर्षक प्रतिरोध के कंपोजिट प्राप्त कर सकते हैं।

मुख्य प्रकार

कंपोजिट का वर्गीकरण उनके मैट्रिक्स पर आधारित होता है, जो धात्विक या गैर-धात्विक हो सकता है। एल्यूमीनियम, मैग्नीशियम, निकल और उनके मिश्र धातुओं पर आधारित धातु मैट्रिक्स वाली सामग्री अतिरिक्त ताकत हासिल करती है रेशेदार सामग्रीया दुर्दम्य कण जो आधार धातु में नहीं घुलते।

गैर-धातु मैट्रिक्स वाले कंपोजिट पॉलिमर, कार्बन या सिरेमिक पर आधारित होते हैं। पॉलिमर मैट्रिसेस में, सबसे लोकप्रिय एपॉक्सी, पॉलियामाइड और फिनोल-फॉर्मेल्डिहाइड हैं। रचना का आकार मैट्रिक्स द्वारा दिया जाता है, जो एक प्रकार के बाइंडर के रूप में कार्य करता है। सामग्री को मजबूत करने के लिए रेशों, धागों, धागों और बहुपरत कपड़ों का उपयोग किया जाता है।

मिश्रित सामग्रियों का उत्पादन निम्नलिखित तकनीकी विधियों के आधार पर किया जाता है:

• मैट्रिक्स सामग्री के साथ मजबूत फाइबर का संसेचन;
• सुदृढीकरण टेप और मैट्रिक्स को एक सांचे में ढालना;
• आगे सिंटरिंग के साथ घटकों का ठंडा दबाव;
• तंतुओं की विद्युत रासायनिक कोटिंग और आगे दबाव;
• प्लाज्मा छिड़काव और उसके बाद संपीड़न द्वारा मैट्रिक्स का जमाव।

कौन सा हार्डनर?

समग्र सामग्रियों को उद्योग के कई क्षेत्रों में आवेदन मिला है। हम पहले ही बता चुके हैं कि यह क्या है। कई घटकों पर आधारित, जो आवश्यक रूप से विशेष फाइबर या क्रिस्टल से मजबूत होते हैं। कंपोजिट की ताकत स्वयं फाइबर की ताकत और लोच पर निर्भर करती है। सुदृढीकरण के प्रकार के आधार पर, सभी कंपोजिट को विभाजित किया जा सकता है:

• फ़ाइबरग्लास पर;
• कार्बन फाइबर के साथ कार्बन फाइबर कंपोजिट;
• बोरोन फाइबर;
• ऑर्गेनोफाइबर।

सुदृढ़ीकरण सामग्री को दो, तीन, चार या अधिक धागों में रखा जा सकता है; जितने अधिक होंगे, समग्र सामग्री उतनी ही मजबूत और अधिक विश्वसनीय होगी।

लकड़ी के मिश्रण

लकड़ी के मिश्रण का अलग से उल्लेख करना आवश्यक है। इसे कच्चे माल के संयोजन से प्राप्त किया जाता है अलग - अलग प्रकार, जिसमें लकड़ी मुख्य घटक है। प्रत्येक लकड़ी-बहुलक सम्मिश्रण में तीन तत्व होते हैं:

• कुचली हुई लकड़ी के कण;
• थर्मोप्लास्टिक पॉलिमर (पीवीसी, पॉलीथीन, पॉलीप्रोपाइलीन);
• संशोधक के रूप में रासायनिक योजकों का एक परिसर - सामग्री की संरचना में उनमें से 5% तक।

लकड़ी के कंपोजिट का सबसे लोकप्रिय प्रकार कंपोजिट बोर्ड है। इसकी विशिष्टता इस तथ्य में निहित है कि यह लकड़ी और पॉलिमर दोनों के गुणों को जोड़ती है, जो इसके अनुप्रयोग के दायरे को महत्वपूर्ण रूप से विस्तारित करती है। इस प्रकार, बोर्ड को उसके घनत्व (इसका संकेतक आधार राल और लकड़ी के कणों के घनत्व से प्रभावित होता है), और अच्छे झुकने प्रतिरोध से अलग किया जाता है। साथ ही, सामग्री पर्यावरण के अनुकूल है, बनावट, रंग और सुगंध बरकरार रखती है प्राकृतिक लकड़ी. कंपोजिट बोर्ड का उपयोग बिल्कुल सुरक्षित है। इस कारण पॉलिमर योजकसमग्र बोर्ड लाभ उच्च स्तरपहनने के प्रतिरोध और नमी प्रतिरोध। इसका उपयोग छतों की सजावट के लिए किया जा सकता है, उद्यान पथ, भले ही उन पर भारी बोझ हो।

उत्पादन सुविधाएँ

लकड़ी के मिश्रण में किसके संयोजन के कारण एक विशेष संरचना होती है बहुलक आधारलकड़ी के साथ. इस प्रकार की सामग्रियों में हम विभिन्न घनत्वों के चिपबोर्ड, उन्मुख चिपबोर्ड और लकड़ी-बहुलक कंपोजिट को नोट कर सकते हैं। इस प्रकार की मिश्रित सामग्री का उत्पादन कई चरणों में किया जाता है:

1. लकड़ी कुचली जाती है. इसके लिए क्रशर का उपयोग किया जाता है. कुचलने के बाद लकड़ी को छानकर अलग-अलग भागों में बाँट लिया जाता है। यदि कच्चे माल में नमी की मात्रा 15% से अधिक है तो उसे सुखा लेना चाहिए।
2. मुख्य घटकों को निश्चित अनुपात में मिलाया और मिलाया जाता है।
3. तैयार उत्पाद को विपणन योग्य स्वरूप प्राप्त करने के लिए दबाया और स्वरूपित किया जाता है।

मुख्य लक्षण

हमने सबसे लोकप्रिय पॉलिमर मिश्रित सामग्रियों का वर्णन किया है। यह क्या है यह अब स्पष्ट है. स्तरित संरचना के लिए धन्यवाद, प्रत्येक परत को समानांतर निरंतर फाइबर के साथ सुदृढ़ करना संभव है। आधुनिक कंपोजिट की विशेषताओं का अलग से उल्लेख करना उचित है, जो भिन्न हैं:

• अस्थायी प्रतिरोध और सहनशक्ति सीमा का उच्च मूल्य;
• लोच का उच्च स्तर;
• ताकत, जो परतों को मजबूत करके हासिल की जाती है;
• कठोर सुदृढ़ीकरण वाले तंतुओं के कारण, कंपोजिट तन्य तनाव के प्रति अत्यधिक प्रतिरोधी होते हैं।

धातु-आधारित कंपोजिट को उच्च शक्ति और गर्मी प्रतिरोध की विशेषता होती है, जबकि वे व्यावहारिक रूप से बेलोचदार होते हैं। तंतुओं की संरचना के कारण, दरारों के फैलने की गति, जो कभी-कभी मैट्रिक्स में दिखाई देती है, कम हो जाती है।

पॉलिमर सामग्री

पॉलिमर कंपोजिट विभिन्न प्रकार के विकल्पों में प्रस्तुत किए जाते हैं, जो उनके उपयोग के लिए बेहतरीन अवसर खोलते हैं अलग - अलग क्षेत्र, दंत चिकित्सा से लेकर विमानन उपकरण के उत्पादन तक। पॉलिमर पर आधारित कंपोजिट विभिन्न पदार्थों से भरे होते हैं।

उपयोग के सबसे आशाजनक क्षेत्रों को निर्माण, तेल और गैस उद्योग, ऑटोमोबाइल और रेलवे परिवहन का उत्पादन माना जा सकता है। यह वे उद्योग हैं जो पॉलिमर मिश्रित सामग्रियों के उपयोग की मात्रा का लगभग 60% हिस्सा हैं।

संक्षारण के लिए पॉलिमर कंपोजिट के उच्च प्रतिरोध के कारण, मोल्डिंग द्वारा प्राप्त उत्पादों की चिकनी और घनी सतह, अंतिम उत्पाद की विश्वसनीयता और स्थायित्व बढ़ जाती है।

आइए लोकप्रिय प्रकारों पर नजर डालें

फाइबरग्लास

पिघले हुए अकार्बनिक ग्लास से बने ग्लास फाइबर का उपयोग इन मिश्रित सामग्रियों को मजबूत करने के लिए किया जाता है। मैट्रिक्स थर्मोएक्टिव सिंथेटिक रेजिन और थर्मोप्लास्टिक पॉलिमर पर आधारित है, जो उच्च शक्ति, कम तापीय चालकता और उच्च विद्युत इन्सुलेट गुणों द्वारा प्रतिष्ठित हैं। प्रारंभ में, इनका उपयोग गुंबद के आकार की संरचनाओं के रूप में एंटीना रेडोम के उत्पादन में किया जाता था। आधुनिक दुनिया में, फाइबरग्लास प्लास्टिक का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है निर्माण उद्योग, जहाज निर्माण, घरेलू उपकरण और खेल वस्तुओं का उत्पादन, रेडियो इलेक्ट्रॉनिक्स।

ज्यादातर मामलों में, फ़ाइबरग्लास का उत्पादन छिड़काव के आधार पर किया जाता है। यह विधि विशेष रूप से छोटे और मध्यम पैमाने के उत्पादन के लिए प्रभावी है, उदाहरण के लिए, ऑटोमोबाइल परिवहन के लिए नावों, नावों, केबिनों के पतवार, रेलवे कारें. छिड़काव तकनीक सुविधाजनक और किफायती है, क्योंकि कांच की सामग्री को काटने की कोई आवश्यकता नहीं है।

कार्बन फाइबर प्रबलित प्लास्टिक

पॉलिमर-आधारित मिश्रित सामग्रियों के गुण उन्हें विभिन्न प्रकार के क्षेत्रों में उपयोग करना संभव बनाते हैं। वे भराव के रूप में कार्बन फाइबर का उपयोग करते हैं, जो सेलूलोज़ और पिचों पर आधारित सिंथेटिक और प्राकृतिक फाइबर से प्राप्त होता है। फाइबर को कई चरणों में थर्मल रूप से संसाधित किया जाता है। फ़ाइबरग्लास प्लास्टिक की तुलना में, कार्बन फ़ाइबर हल्के और मजबूत होने के साथ-साथ कम घनत्व और अधिक घनत्व वाले होते हैं। उनके अद्वितीय प्रदर्शन गुणों के कारण, कार्बन फाइबर प्रबलित प्लास्टिक का उपयोग मैकेनिकल और रॉकेट इंजीनियरिंग, अंतरिक्ष और चिकित्सा उपकरण, साइकिल और खेल उपकरण के उत्पादन में किया जाता है।

बोरोप्लास्टी

ये थर्मोसेटिंग पॉलिमर मैट्रिक्स में पेश किए गए बोरान फाइबर पर आधारित बहुघटक सामग्री हैं। तंतुओं को स्वयं मोनोफिलामेंट्स, स्ट्रैंड्स द्वारा दर्शाया जाता है, जो एक सहायक ग्लास धागे से लटके होते हैं। धागों की उच्च कठोरता आक्रामक कारकों के प्रति सामग्री की ताकत और प्रतिरोध सुनिश्चित करती है, लेकिन साथ ही, बोरॉन प्लास्टिक नाजुक होते हैं, जो प्रसंस्करण को जटिल बनाते हैं। बोरान फाइबर महंगे हैं, इसलिए बोरान प्लास्टिक का दायरा मुख्य रूप से विमानन और अंतरिक्ष उद्योगों तक सीमित है।

ऑर्गेनोप्लास्टी

इन कंपोजिट में, भराव मुख्य रूप से सिंथेटिक फाइबर होते हैं - टो, धागे, कपड़े, कागज। इन पॉलिमर के विशेष गुणों में ग्लास और कार्बन फाइबर प्लास्टिक की तुलना में कम घनत्व, हल्कापन, उच्च तन्यता ताकत और प्रभावों और गतिशील भार के लिए उच्च प्रतिरोध शामिल हैं। यह समग्र सामग्रीमैकेनिकल इंजीनियरिंग, जहाज निर्माण, ऑटोमोबाइल निर्माण, अंतरिक्ष प्रौद्योगिकी के उत्पादन और रासायनिक इंजीनियरिंग जैसे क्षेत्रों में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

प्रभावशीलता क्या है?

समग्र सामग्री देय अद्वितीय रचनाविभिन्न क्षेत्रों में उपयोग किया जा सकता है:

• विमान के पुर्जों और इंजनों के उत्पादन में विमानन में;
• हीटिंग के अधीन उपकरणों की बिजली संरचनाओं के उत्पादन के लिए अंतरिक्ष प्रौद्योगिकी;
• ऑटोमोटिव उद्योग हल्के बॉडी, फ्रेम, पैनल, बंपर बनाने के लिए;
• ड्रिलिंग उपकरण के उत्पादन में खनन उद्योग;
• ऊंची इमारतों में पुल स्पैन, पूर्वनिर्मित संरचनाओं के तत्वों के निर्माण के लिए सिविल इंजीनियरिंग।

कंपोजिट के उपयोग से मशीनरी और उपकरणों के वजन को कम करते हुए इंजन और बिजली संयंत्रों की शक्ति बढ़ाना संभव हो जाता है।

संभावनाएं क्या हैं?

रूसी उद्योग के प्रतिनिधियों के अनुसार, मिश्रित सामग्री नई पीढ़ी की सामग्रियों से संबंधित है। यह योजना बनाई गई है कि 2020 तक मिश्रित उद्योग में उत्पादों के घरेलू उत्पादन की मात्रा बढ़ जाएगी। नई पीढ़ी की मिश्रित सामग्री विकसित करने के उद्देश्य से पायलट परियोजनाएं पहले से ही देश भर में लागू की जा रही हैं।

कंपोजिट का उपयोग विभिन्न क्षेत्रों में उचित है, लेकिन यह संबंधित उद्योगों में सबसे प्रभावी है उच्च प्रौद्योगिकी. उदाहरण के लिए, आज कोई नहीं हवाई जहाजकंपोजिट के उपयोग के बिना नहीं बनाए जाते हैं, और उनमें से कुछ लगभग 60% पॉलिमर कंपोजिट का उपयोग करते हैं।

विभिन्न सुदृढ़ीकरण तत्वों और मैट्रिक्स के संयोजन की संभावना के लिए धन्यवाद, विशेषताओं के एक निश्चित सेट के साथ एक रचना प्राप्त करना संभव है। और यह, बदले में, विभिन्न क्षेत्रों में इन सामग्रियों का उपयोग करना संभव बनाता है।