Language
Country/Area
No result found
Привлекательность полимерных композитов: почему ПМК так популярны в современной технике?
В современной области материаловедения полимерно-матричные композиты (ПМК) привлекают всеобщее внимание благодаря своим выдающимся свойствам. Эти композиты состоят из различных коротких или длинных волокон, связанных между собой органической полимерной матрицей, предназначенной для эффективной передачи нагрузок между волокнами. С ростом потребностей современного машиностроения ЧМЦ все чаще используются в различных отраслях промышленности, таких как аэрокосмическая промышленность, транспорт и строительство, и приобретают все большую популярность.
ПМК обладают значительными преимуществами: малым весом, высокой износостойкостью, высокой коррозионной стойкостью, высокой жесткостью и прочностью.
Функция основного материала
В ПМК функция матрицы заключается в связывании волокон вместе и передаче нагрузок между ними. Материалом матрицы ПМК обычно является термореактивная смола или термопластичная смола. Наиболее широко используются термореактивные смолы, требующие добавления отвердителя или отвердителя, который затем под давлением пропитывается в армирующий материал, а затем отверждается, образуя готовую деталь.
Термореактивная смола
Термореактивные смолы доминируют в композитной промышленности и включают в себя различные смоляные системы, такие как эпоксидные, фенольные, полиуретановые и полиамидные. Среди них эпоксидная смола, которая используется в промышленности США уже более 40 лет. Она имеет стабильные эксплуатационные характеристики и широко используется в различных высокопроизводительных композитных материалах.
Эпоксидные смолы — это синтетические смолы, которые позволяют корректировать и расширять модели склеивания в соответствии с требуемыми характеристиками, уделяя особое внимание улучшению общих характеристик.
Преимущества термопластичных смол
В отличие от термореактивных смол термопластичные смолы используются относительно реже, но имеют то преимущество, что их можно менять форму. Эти материалы обычно поставляются в нереактивной твердой форме и могут быть сформированы в желаемую форму путем простого применения тепла и давления. Это позволяет термопластичным смолам обладать большей гибкостью и эффективностью в определенных областях применения.
Использование волокна
Армированные волокнами PMC обычно содержат около 60% армирующих волокон и известны своими превосходными механическими свойствами. Обычно используемые волокна включают стекловолокно, углеродные волокна и арамидные волокна. Стекловолокно широко используется из-за его низкой стоимости и простоты производства. Хотя его жесткость относительно низкая, его прочность на разрыв все еще конкурентоспособна.
Укрепляющий эффект наноматериалов
Помимо традиционных волокнистых материалов, в последние годы широкое внимание привлекли ПМЦ, армированные наноматериалами, наиболее показательным примером которых являются углеродные нанотрубки. Углеродные нанотрубки способны значительно улучшить механические свойства даже при объемных нагрузках ниже 2%, что делает их все более популярными для использования в высокопроизводительных материалах.
Углеродные нанотрубки обладают чрезвычайно высокой прочностью на разрыв и жесткостью, которые обусловлены прочными ковалентными связями между их атомами.
Проблемы и решения для интеграции интерфейсов
Чтобы в полной мере использовать механические свойства углеродных нанотрубок, необходимо обеспечить очень хорошую передачу нагрузки между нанотрубками и матрицей. Для этого необходимо функционализировать поверхность углеродных нанотрубок для лучшего сцепления с подложкой. Этот процесс можно разделить на две стратегии: нековалентная модификация и ковалентная модификация.
Тенденции будущего развития
Поскольку технологии продолжают развиваться, будущее ЧВК станет еще более светлым. Разработка 3D-графеновых полимерных композитов демонстрирует многообещающие механические свойства и может изменить производственный ландшафт. Продолжение исследований наноматериалов также откроет потенциал для еще более высокой производительности.
В то время как мы изучаем, как применение PMC может произвести революцию в инженерных решениях в будущем, задумывались ли вы о том, как ваша отрасль может извлечь из этого выгоду?
