Tudo sobre composto

Os análogos mais simples de um composto que vêm à mente para um iniciante são waffles de confeitaria e compensados ​​de madeira. No primeiro caso, um recheio cremoso fica localizado entre os bolos com projeções de malha. A segunda opção são camadas de fibra dispostas perpendicularmente, que são impregnadas com uma composição adesiva.

Composto é uma combinação de camadas de diferentes e diferentes tipos de materiais que diferem em uma série de propriedades físicas, tecnológicas e mecânicas. Um dos principais requisitos é a neutralidade, proporcionada por uma similaridade significativa nas propriedades químicas das camadas utilizadas. Tecnológicas e mecânicas, bem como várias propriedades físicas do composto resultante diferem dos parâmetros iniciais análogos de cada uma das camadas separadamente.

Existem apenas dois tipos de camadas intermediárias em um material composto: uma matriz com células e uma carga. O análogo de construção mais simples de um compósito é o concreto armado, formado por uma estrutura de aço, o espaço dentro do qual (e parcialmente fora dele) é preenchido com concretagem, que endureceu e ganhou força dentro de um mês a partir da data de concretagem da solução .

Estruturalmente, os materiais compósitos são fibroso, endurecido por dispersão, parcialmente endurecido (não deve ser confundido com endurecimento parcial, mencionado no sentido de alguma melhoria nos parâmetros de composição) e nanométrico.

Exemplos de materiais compostos.

• Carimbar papel para dinheiro e documentos contendo fios sintéticos que aumentam a resistência à tração e à abrasão. Eles também são um dos muitos indicadores de falsificação de ingressos.
• Inclui tijolos de barro com palha. O tijolo de adobe ganha alguma resistência a rachaduras.
• Adesivo epóxi com pó de metal ou madeira. Este último é introduzido na composição a fim de economizar a resina epóxi.
• Carbono que se quebra em impactos multidirecionais. Ele não quebra apenas quando choques e vibrações coincidem no vetor de seu impacto com a direção em que o ciclista está se movendo. Se você acertar um quadro de bicicleta de carbono em qualquer objeto, por exemplo, um poste de concreto, a fibra de carbono se estilhaçará em fragmentos.
• Triplex - camadas de vidro nas viseiras dianteira e traseira do carro, unidas por camadas de celulóide. Em caso de acidente, a dispersão de um grande número de fragmentos em forma de cunha é excluída, muitas vezes resultando na perda de visão do motorista envolvido no acidente.

Então, o vidro blindado para veículos policiais e militares é feito de três ou mais camadas de vidro temperado - só pode ser perfurado com balas perfurantes ou projéteis. O vidro blindado pertence a materiais compostos laminados. A variedade de desenvolvimentos disponíveis hoje divide o material compósito em dezenas de tipos e variedades, cada um dos quais com grande demanda no mercado de serviços de construção e reparo.

Então, há espelho, enchimento, quartzo e outros materiais compostos projetados para aplicações específicas. As características de cada uma dessas espécies diferem umas das outras. Por exemplo, nano e microcompósitos livres de polímero não queimam.Eles são carbonizados apenas quando aquecidos a pelo menos centenas de graus Celsius, o que simplifica seu uso em temperaturas incomuns para as condições ambientes.

Os materiais compostos são fabricados de acordo com o seguinte esquema. Primeiro, o componente da matriz é aplicado às fibras de reforço, depois as fitas do ingrediente de reforço e a própria matriz são formadas usando um molde de compressão. O material resultante é prensado, sinterizado e um revestimento adicional é aplicado às fibras. Além disso, o material secundário formado (etapa seguinte) é enviado para re-prensagem, passa pela etapa de aplicação da matriz na forma de pulverização com auxílio de plasma. A terceira pressão - apertar - é o estágio final. Assim, a compressão (prensagem) é realizada pelo menos três vezes.

Os materiais compostos naturais são leves, duráveis ​​e de última geração. Eles são usados ​​principalmente para aeronaves, incluindo aviões e mísseis. Compostos descomplicados são criados pela própria natureza, por exemplo, anéis de árvores de madeira, casca. Os materiais compostos naturais criados pelo homem são os tijolos de argila, que contêm areia, blocos de cimento-areia com adição de serragem e outros.

A fibra de vidro é reconhecida como uma das fibras compostas clássicas. É uma fita plástica composta que adere a todos os tipos de superfícies. Esta matriz mantém os fios de fibra de vidro no lugar. Graças aos filamentos de vidro pressionados desta forma, a resistência deste material é garantida. O plástico é inerentemente macio e flexível, enquanto o vidro é duro e quebradiço.

Combinando essas propriedades, é possível obter um material muito flexível e ao mesmo tempo sólido, no qual o plástico e o vidro se complementam. O composto é utilizado na fabricação de carrocerias para automóveis e barcos a motor. O compósito de vidro não enferruja nem oxida.

Os materiais de construção mais modernos que surgiram muito mais tarde contêm metal, cerâmica e / ou polímero como substância principal. A classificação desses materiais também leva em consideração aditivos não metálicos, como aparas de madeira ou pó. Composto de madeira reforçado com plástico, ou placa composta (e material laminado feito dos mesmos ingredientes), é usado na fabricação de móveis e pisos de varanda ou deck.

A madeira, triturada e misturada com um polímero derretido até um estado mole, é usada como um revestimento de deck endurecido, sobre o qual você pode caminhar e até mesmo mover móveis: A placa ou folha de plástico de madeira não quebra ou racha, sendo um material sólido.

MDF - caixa ou perfil sólido, que não utiliza resina sintética ou plástico, mas exclusivamente resinas de origem natural. A madeira triturada em cavacos e pó fica impregnada com essa substância e passa pelas etapas de sinterização e prensagem no forno. Produtos comuns feitos de MDF são portas e laminados de alta qualidade. Durante a sinterização e o endurecimento da resina, eles polimerizam - um polímero natural é formado no qual o pó de madeira é dissolvido (e os cavacos são distribuídos).

O exemplo mais simples é uma liga de alumínio ou magnésio reforçada com fibra de carbono. Mas o alumínio pode ser suplementado com carboneto de silício, e a composição de cobre-níquel pode ser suplementada com grafeno, um subtipo de fibra de carbono.Os materiais compostos com uma matriz de metal são fortes, têm uma rigidez aceitável para resolver a maioria dos problemas, resistentes ao desgaste, resistentes à oxidação e têm relativa leveza em comparação com produtos totalmente de metal.

Eles são caros e difíceis de processar. Por exemplo, os elementos de pistão para motores de combustão interna a diesel são feitos de compostos modernos. O revestimento composto para a fachada é feito de folha de alumínio, entre as camadas das quais o plástico é derramado. A coloração ajuda a dar uma cor diferente a esse acabamento.

Em vez de metal, o principal material do composto de cerâmica, como você pode imaginar, é a cerâmica. Por exemplo, o vidro contendo boro feito com base em inclusões de silicato é usado como este elemento. Atua como componente secundário da matriz e é reforçado com fibra de carbono ou inclusões cerâmicas, na função da qual é utilizado o carboneto de silício. O compósito cerâmico permite, por exemplo, fazer face à fragilidade da cerâmica sólida, criando um reforço característico para ultrapassar o fenómeno de fissuração por torção.

O composto de carboneto de carbono é um dos produtos mais demandados no mercado de materiais compostos., o que permite obter uma composição à frente da fibra de carbono e do compósito em termos de suas características de resistência e um indicador da confiabilidade das peças feitas com essa substância. Esse composto é usado, por exemplo, na produção de peças para um sistema de freio e embreagem automotivo.

Hoje, o desenvolvimento de materiais mais modernos não para, que substituiriam os que já entraram no mercado, que conta com dezenas de milhares de tipos de produtos feitos a partir deles. Então, as dimensões das fibras de reforço em nanotecnologia são 1000 vezes menores do que suas antecessoras mais longas. Um dos materiais do futuro são os nanotubos de carbono, com os quais, por exemplo, são feitos os tacos de hóquei. Neste exemplo, a fibra de nanocarbono é revestida com um material composto de níquel-cobalto. Este clube é quase três vezes mais durável e um quinto mais livre de dobras sem rachaduras do que um produto similar feito de liga de aço.

Os materiais compósitos endurecidos por dispersão são classificados como nanomateriais nos quais o comprimento das fibras principais é levado a um valor de 100 nm. Mas, nos últimos anos, dez nanopartículas encolheram de comprimento para 10 nm - uma abordagem semelhante é usada, por exemplo, em semicondutores e condutores que formam um cristal de um microprocessador, microcontrolador ou microcircuitos que formam uma memória eletrônica. Padrões estritamente especificados são aplicados a vigas e painéis compostos: por exemplo, a rigidez (módulo de Young) deve ser de pelo menos 130 gigapascais, os materiais devem resistir ao desgaste por fadiga e ser dimensionalmente estáveis. O objetivo é resolver todos esses problemas ao mesmo tempo. Desvantagens - alto custo devido ao aumento da carga intensiva de conhecimento no desenvolvimento, implementação e aplicação prática desses materiais.

O mercado russo para a produção de CM responde por apenas 3% dos suprimentos de exportação em nível global. Isso se deve à falta de documentos regulamentares uniformes que simplifiquem a produção de materiais de construção compostos, e até recentemente 90% das matérias-primas para a produção eram importadas.

Então, a produção de plástico reforçado com fibra de carbono na Rússia apenas começou a se desenvolver, enquanto, por exemplo, a China é um dos principais fabricantes de compósitos. Os novos materiais, da qual também participaram cientistas russos, baseiam-se principalmente no uso de nanopartículas.

Os materiais compostos são usados ​​na construção de aeronaves para a produção de certos componentes de motor e estruturas de sustentação de carga de aeronaves. As indústrias espaciais os usam para a produção de estruturas de suporte de carga e de revestimento para foguetes e satélites, que sofrem forte aquecimento ao entrar em órbita. A indústria automotiva usa materiais compostos para carrocerias e pára-choques. A indústria de mineração usa CM como material para brocas. A engenharia civil usa CM para a construção de elementos para pontes e outras estruturas de arranha-céus.

O principal pré-requisito em diferentes ramos da engenharia mecânica é a redução do peso morto de carros e equipamentos especiais, todos os tipos de veículos: até 70% dos componentes são materiais não metálicos. Um piso autonivelante (piso de vazamento), assim como escada de vazamento, envolve o uso de um compósito, no qual, antes de reagir com o ar, existe uma substância semilíquida, possivelmente xaroposa. É fácil aplicar esse composto no contrapiso de concreto usando cola epóxi, na qual o enchimento principal é dissolvido.

O cálculo da viabilidade do uso de MC é baseado no parâmetro mais importante - a eficácia do uso de tecnologias apropriadas. Matrizes metálicas e não metálicas na fabricação de um composto mais complexo podem ser combinadas em uma sequência diferente. A título de exemplo, um pneu de bicicleta, em uma esteira na qual são utilizadas várias camadas de fibra de reforço: náilon, kevlar, fio de aço fino e composto, que permitem aumentar o número de linhas de proteção. Graças a essas tecnologias, os ciclistas não “agarram” espinhos e cacos de vidro, arame, movendo-se ao longo da berma da estrada sem asfalto, estradas de terra e estradas rochosas.

Esse pneu não percorrerá um, mas não menos de vinte mil quilômetros antes de se desgastar tanto que seus furos se tornem uma ocorrência frequente. O cálculo do custo de um desses pneus, no qual esse preço pode aumentar 10 vezes ou mais, permite que você se beneficie de uma pequena redução geral no preço, sem trocar pneus semelhantes em até 10 vezes (este fator é considerado um tempo gasto em manipulações de reparo) - ao passar todos aqueles mesmos 20.000 km com os mesmos pneus.

Nesse caso, os pneus de bicicleta são uma espécie de multicomposto, onde várias camadas de realce (matrizes) são usadas, e não uma. O cálculo da produção de um determinado tipo de material compósito é baseado na forma como ele é usado. As inclusões de reforço são usadas como fios, fitas, tecido fino, componente fibroso ou de corda. A quantidade de endurecedor no material em volume e em peso é de 30-80%, dependendo da finalidade de um tipo específico de compósito.