Введение - Получение композиционных материалов

Композиционный материал, композит - искусственно созданный неоднородный сплошной материал, состоящий из двух или более компонентов с четкой границей раздела между ними. В большинстве композитов (за исключением слоистых) компоненты можно разделить на матрицу или связующее, и включенные в нее армирующие элементы или наполнители. В композитах конструкционного назначения армирующие элементы обычно обеспечивают необходимые механические характеристики материала (прочность, жесткость и т. д.), а матрица обеспечивает совместную работу армирующих элементов и защиту их от механических повреждений и агрессивной химической среды. Также композитами принято называть многокомпонентные системы, которые состоят из полимерной, металлической, углеродной, керамической или другой основы (матрицы), армированной наполнителями из волокон, нитевидных кристаллов, тонкодисперсных частиц и т. д. Использование композиционных материалов в различных инженерных приложениях стало почти искусством. Неорганические неметаллические материалы, такие как стекло или керамику, люди получали тысячи лет, из твердых веществ, с применением высоких температур. В качестве сырья использовались природные минералы, и обработка этих материалов обычно включала измельчение твердых исходных веществ, и спекание их смеси при температурах, превышающих 7000С. В частности, оксидная керамика и стекло привлекают к себе внимание в последние столетия в связи с их тепловой долговечностью и химической инертностью. Их обычно получают из оксидных минералов путем смешивания с различными добавками, для получения заданных композиций. Высокие температуры, как правило, необходимы для этих твердофазных реакций, так как исходное сырье используется в виде порошков, и они вступают в реакцию в твердом состоянии или в расплавах с образованием конечного продукта. Образование продукта в твердом состоянии возможно только, если ионные компоненты диффундируют через зерна материала. Для этого им приходится преодолевать достаточно высокие силы связи в кристаллах, для чего требуется повышение температуры. Многие современные устройства электроники или оптики требуют специальных форм или применения процедур склеивания керамических деталей, и к ним недопустимо применение высокотемпературной обработки. Кроме того, для некоторых керамических изделий недоступно применение порошковой технологии, например, для тонких оксидных пленок. В связи с этим, классические твердотельные реакции имеют следующие недостатки:

    - высокие температуры и длительное времени реакции, связанные с необходимостью движения ионов через твердое или формирования расплавов; - условия реакции и качество продукции в значительной степени зависят от условий подготовки сырья (измельчение, прессование, и т. д.); - конкретные морфологии во многих случаях недоступны с помощью классических методов (тонкие пленки, пористые материалы и т. д.); - сочетание с органическими или биоматериалами невозможно из-за экстремальных условий изготовления.

Эти проблемы нашли свое решение с использованием композиционных материалов. Особое место в этой группе материалов занимают наноматериалы и нанокомпозиты.

Похожие статьи




Введение - Получение композиционных материалов

Предыдущая | Следующая