关于复合材料

初学者想到的最简单的复合材料类似物是糖果威化饼和木胶合板。在第一种情况下，奶油馅料位于带有网状壁架的蛋糕之间。第二种选择是浸渍粘合剂的垂直纤维层。

复合材料是异质和不同类型材料层的组合，这些材料在许多物理、技术和机械性能方面不同。 主要要求之一是中性，这是由所用层的化学性质的显着相似性提供的。所得复合材料的技术和机械性能以及许多物理性能分别与每一层的相似初始参数不同。

复合材料中只有两种类型的夹层：带孔的基质和填充物。 最简单的复合材料结构类似物是由钢框架形成的钢筋混凝土，其内部（以及部分外部）的空间充满混凝土浇注，自浇注混凝土溶液之日起一个月内硬化并获得强度.

根据结构结构，复合材料是 纤维状, 分散强化, 部分强化 （不要与部分硬化相混淆，指的是组合物参数的一些改进）和 纳米.

复合材料的例子。

• 用于货币和文件的压花纸，含有增加抗张强度和耐磨性的合成毛发。它们也是存在假票的众多指标之一。
• 由粘土制成的砖，其中包括稻草。土坯砖获得了一些抗裂性。
• 用金属或木粉制成的环氧粘合剂。后者被引入组合物中以节省环氧树脂。
• 碳在多方向撞击时破裂。它不仅会因冲击和振动而破裂，它们的作用矢量与骑车人移动的方向一致。如果您将碳纤维自行车车架平放在任何物体上，例如混凝土杆，那么碳纤维就会碎成碎片。
• Triplex - 汽车前后遮阳板上的玻璃层，用赛璐珞层固定。在发生事故时，大量楔形碎片的散落被排除在外，往往以事故中驾驶员的视力丧失而告终。

所以， 警用和军用车辆的防弹玻璃由三层或多层钢化玻璃制成 - 它只能被穿甲弹或炮弹穿透。铠装玻璃是指层状复合材料。今天可用的各种开发将复合材料分为数十种类型和品种，每种类型在建筑和维修服务市场上都有相当大的需求。

所以， 有针对特定应用设计的镜面、填充物、石英等复合材料。 这些物种中的每一个的特征彼此不同。例如，不含聚合物的纳米复合材料和微米复合材料不会燃烧。它们只有在加热到至少数百摄氏度时才会炭化，这简化了它们在室温下的使用，这在室温条件下是不寻常的。

根据以下方案生产复合材料。 首先，将基体组分施加到增强纤维上，然后，使用压制模具，形成增强成分的带和基体本身。将所得材料压出、烧结，并在纤维上施加额外的涂层。此外，得到的二次材料（下一个阶段）被送去重新压制，通过使用等离子体以喷涂形式施加基质的阶段。第三次压制——压缩——是最后阶段。因此，至少进行三次压缩(压制)。

天然复合材料具有重量轻、强度可观和尖端性能的特点。它们主要用于飞机，包括飞机和火箭。 大自然本身已经创造了简单的复合材料，例如木头、树皮的年轮。 由人工制成的天然复合材料 - 粘土制成的砖，其中包含沙子，水泥沙块，并添加了锯末等。

玻璃纤维是公认的经典复合纤维之一。 它是一种由复合材料制成的塑料胶带，粘在各种表面上。 该基质将玻璃纤维束固定到位。由于以这种方式压制的玻璃线，确保了这种材料的强度。塑料最初是柔软而有弹性的，而玻璃具有坚硬而易碎的结构。

通过结合这些特性，可以获得一种非常柔韧的固体材料，其中塑料和玻璃相互补充。 该复合材料用于制造汽车车身和摩托艇。玻璃复合材料不会生锈或氧化。

更晚出现的更现代的建筑材料包含金属、陶瓷和/或聚合物作为主要物质。 这些材料的分类还考虑了非金属添加剂，例如木屑或灰尘。 塑料增强木材复合材料或复合板（以及由相同成分制成的板材）用于制造家具和组织阳台或露台上的装饰。

木材，粉碎并与熔化成柔软状态的聚合物混合，用作硬化甲板，您可以在上面行走甚至移动家具： 木塑板或板材不会断裂或破裂，是一种坚固的材料。

MDF - 盒子或实心型材，它不使用合成树脂或塑料，而仅使用天然来源的树脂。被粉碎成木屑和灰尘的木材被这种物质浸渍，然后在熔炉中经过烧结和压制阶段。由 MDF 制成的常见产品是门和高品质层压板。在树脂的烧结和硬化过程中，它们聚合 - 形成一种天然聚合物，其中溶解了木屑（并分布了碎屑）。

最简单的例子是用碳纤维增强的铝或镁合金。 但铝也可以补充碳化硅，铜镍成分可以补充石墨烯，石墨烯是碳纤维的一个亚种。具有金属基体的复合材料坚固，具有可以解决大多数问题的刚度，耐磨，抗氧化，并且与全金属产品相比相对较轻。

它们价格昂贵且难以加工。 例如，由现代复合材料制成用于柴油内燃机的活塞元件。外立面的复合壁板由铝板制成，在铝板之间浇注塑料。染色有助于为这种饰面赋予不同的颜色。

正如您可能猜到的那样，陶瓷复合材料中的主要材料不是金属，而是陶瓷。例如，基于硅酸盐夹杂物制成的含硼玻璃被用作这种元素。 它用作次要基质成分，并用碳纤维或陶瓷夹杂物增强，其中使用了碳化硅。 例如，陶瓷复合材料可以通过提供特性增强材料来克服扭结开裂现象，从而应对固体陶瓷的脆性。

碳化物-碳纤维复合材料是市场上最受欢迎的复合材料之一。，这使得获得在强度特性和由这种物质制成的坯料的可靠性指标方面领先于碳纤维和复合材料的组合物成为可能。例如，这种复合材料用于生产汽车制动和离合器系统的零件。

今天，更现代的材料的开发将取代那些已经进入市场的材料，数以万计的产品由它们制成，并没有停止。所以， 纳米技术中增强纤维的尺寸比其更长的前辈小 1000 倍。 未来的材料之一是碳纳米管，例如，曲棍球棒就是由碳纳米管制成的。在这个例子中，纳米碳纤维涂有镍钴复合材料。与同类钢合金产品相比，这种棍子的强度几乎是其三倍，并且在不开裂的情况下扭结的可能性要高出五分之一。

分散强化复合材料被称为纳米材料，其中主要纤维的长度尺寸达到100 nm。 但在过去十年中，纳米颗粒的长度已减少到 10 纳米——例如，在半导体和导体中使用了类似的方法，这些半导体和导体形成了微处理器、微控制器或形成电子存储器的微电路的晶体。刚性标准适用于复合梁和面板：例如，刚度（杨氏模量）必须至少为 130 吉帕，材料必须抗疲劳磨损，并且尺寸稳定。目标是同时解决所有这些问题。缺点 - 由于在这些材料的开发、实施和实际应用中增加了科学密集型工作量，因此成本高。

俄罗斯的 CM 生产市场仅占全球出口供应量的 3%。这是由于缺乏统一的规范性文件来简化复合建筑材料的生产，直到最近，90%的生产原材料都是进口的。

所以， 俄罗斯的 CFRP 生产刚刚开始发展，而例如，中国是复合材料的主要生产国之一。 俄罗斯科学家也参与了新材料的创造，主要基于纳米粒子的使用。

复合材料在飞机工业中用于生产一些发动机部件和飞机的支撑结构。 航天工业使用它们来生产火箭和卫星的承重和包层结构，这些结构在进入轨道时会经历强烈的加热。 汽车行业将复合材料用于车身和保险杠。采矿业使用 CM 作为钻头材料。土木工程使用 CM 来建造桥梁和其他高层结构的元素。

各个工程分支的主要前提是减轻汽车和特种设备的自重，各种车辆： 高达 70% 的组件是非金属材料。自流平地板（填充地板）以及浇筑楼梯涉及使用复合材料，其中在与空气反应之前，有一种半液体，可能是糖浆状物质。这种复合材料可以很容易地使用环氧树脂胶涂在底层地板的混凝土基础上，其中主要填料溶解。

计算使用 CM 可行性的基础是最重要的参数 - 使用适当技术的有效性。 在制造更复杂的复合材料时，金属和非金属基体可以以不同的顺序组合。 例如，自行车轮胎，在跑步机中使用了几层增强纤维：capron、kevlar、细钢丝和复合材料，可以增加保护线的数量。多亏了这些技术，骑自行车的人不会“抓住”荆棘和玻璃碎片、电线，在没有沥青、底漆和岩石道路的情况下沿着路边行驶。

这样的轮胎不会超过一公里，而是至少两万公里，然后才会磨损得如此之多，以至于它的爆胎仍然经常发生。 计算一个这样的轮胎的成本，这个价格标签可以增加 10 倍或更多，可以让您在不更换类似轮胎多达 10 倍的情况下从小幅整体降价中受益（这个因素被认为是花费在维修操作）- 在同一块橡胶上通过所有相同的 20,000 公里时。

在这种情况下，自行车轮胎是一种多复合材料，其中使用了多个改进层（矩阵），而不仅仅是一个。 某种复合材料的生产计算是基于它的使用形式。增强夹杂物用作线、带、薄织物、纤维或丝束组件。材料中硬化剂的体积和重量为 30-80%，具体取决于特定类型复合材料的用途。