В історії розвитку техніки може бути виділено два важливі напрями:

• розвиток інструментів, конструкцій, механізмів та машин,
• розвиток матеріалів.

Яке їх головніше сказати складно, т.к. вони досить тісно взаємопов'язані, але розвитку матеріалів технічний прогрес неможливий у принципі. Невипадково, історики поділяють ранні цивілізаційні епохи на кам'яний вік, бронзовий вік та вік залізний.

Нинішнє 21 століття вже можна віднести до віку композиційних матеріалів (композитів).

Поняття композиційних матеріалів сформувалося у середині минулого, 20 століття. Проте, композити зовсім не нове явище, а лише новий термін, сформульований матеріалознавцями для кращого розуміннягенези сучасних конструкційних матеріалів.

Композиційні матеріали відомі упродовж століть. Наприклад, у Вавилоні використовували тростину для армування глини при будівництві жител, а древні єгиптяни додавали рубану солому в глиняна цегла. У Стародавню Греціюзалізними прутами зміцнювали мармурові колони під час будівництва палаців і храмів. У 1555-1560 при будівництві храму Василя Блаженного в Москві російські архітектори Барма і Постнік використовували армовані залізними смугами кам'яні плити. Прямими попередниками сучасних композиційних матеріалів можна назвати залізобетон та булатні сталі.

Існують природні аналоги композиційних матеріалів – деревина, кістки, панцирі тощо. Багато видів природних мінералів фактично є композитами. Вони не тільки міцні, але мають також чудові декоративні властивості.

Композиційні матеріали- багатокомпонентні матеріали, що складаються з пластичної основи - матриці, та наповнювачів, що грають зміцнюючу та деякі інші ролі. Між фазами (компонентами) композиту є межа поділу фаз.

Поєднання різнорідних речовин призводить до створення нового матеріалу, властивості якого суттєво відрізняються від властивостей кожного з його складових. Тобто. ознакою композиційного матеріалу є помітне взаємний вплив складових елементівкомпозиту, тобто. їхня нова якість, ефект.

Варіюючи склад матриці та наповнювача, їх співвідношення, застосовуючи спеціальні додаткові реагенти тощо, отримують широкий спектр матеріалів з необхідним набором властивостей.

Велике значеннярозташування елементів композитного матеріалу, як і напрямах діючих навантажень, і стосовно друг до друга, тобто. упорядкованість. Високоміцні композити, зазвичай, мають високоупорядковану структуру.

Простий приклад. Жменя деревної тирси, кинута у відро цементного розчинуніяк не вплине на його властивості. Якщо тирсою замінити половину розчину - то суттєво зміниться щільність матеріалу, його теплофізичні константи, собівартість виробництва та ін. Показники. Проте, жменя поліпропіленових волокон зробить бетон ударостійким і зносостійким, а піввідра фібри забезпечать йому еластичність, зовсім не властиву мінеральним матеріалам.

В даний час в область композиційних матеріалів (композитів) прийнято включати різноманітні штучні матеріали, що розробляються і впроваджуються в різних галузях техніки та промисловості, що відповідають загальним принципам створення композитних матеріалів

Чому інтерес до композиційних матеріалів виявляється саме зараз? Тому що традиційні матеріалине завжди чи цілком відповідають потребам сучасної інженерної практики.

Матрицями в композиційних матеріалах є метали, полімери, цементи та кераміка. Як наповнювачі використовуються найрізноманітніші штучні та природні речовини в різних формах(великорозмірні, листові, волокнисті, дисперсні, дрібнодисперсні, мікродисперсні, наночастинки).

Відомі також багатокомпонентні композиційні матеріали, у т.ч.:

• поліматричні, коли в одному композиційному матеріалі поєднують кілька матриць,
• гібридні, що включають декілька різних наповнювачів, кожен із яких має свою роль.

Наповнювач, як правило, визначає міцність, жорсткість та деформованість композиту, а матриця забезпечує його монолітність, передачу напруги та стійкість до різних зовнішніх впливів.

Особливе місце займають декоративні композиційні матеріали, що мають виражені декоративні властивості.

Розробляються композитні матеріали зі спеціальними властивостями, наприклад радіопрозорі матеріали та радіопоглинаючі матеріали, матеріали для теплового захисту орбітальних космічних апаратів, матеріали з малим коефіцієнтом лінійного термічного розширення та високим питомим модулем пружності та інші.

Композиційні матеріали використовують у всіх галузях науки, техніки, промисловості, зокрема. у житловому, промисловому та спеціальному будівництві, загальному та спеціальному машинобудуванні, металургії, хімічній промисловості, енергетиці, електроніці, побутової техніки, виробництві одягу та взуття, медицини, спорту, мистецтв і т.д.

Структура композиційних матеріалів.

За механічною структурою композити діляться на кілька основних класів: волокнисті, шаруваті, дисперснозміцнені, зміцнені частинками та нанокомпозити.

Волокнисті композити армуються волокнами або ниткоподібними кристалами. Навіть невеликий вміст наповнювача в композитах такого типу призводить до суттєвого покращення механічних властивостейматеріалу. Широко варіювати властивості матеріалу дозволяє також зміна орієнтації розміру та концентрації волокон.

У шаруватих композиційних матеріалах матриця і наповнювач розташовані шарами, як, наприклад, триплексах, фанері, клеєних дерев'яних конструкціях і шаруватих пластиках.

Мікроструктура інших класів композиційних матеріалів характеризується тим, що матрицю заповнюють частинками армуючої речовини, а вони різняться розмірами частинок. У композитах, зміцнених частинками, їх розмір більше 1 мкм, а вміст становить 20-25% (за обсягом), тоді як дисперснозміцнені композити включають від 1 до 15% (за обсягом) частинок розміром від 0,01 до 0,1 мкм. Розміри частинок, що входять до складу нанокомпозитів, ще менше і становлять 10-100 нм.

Деякі поширені композити

Бетони- Найпоширеніші композиційні матеріали. В даний час виробляється велика номенклатура бетонів, що відрізняються за складами та властивостями. Сучасні бетони виготовляються як на традиційних цементних матрицях, так і на полімерних (епоксидних, поліефірних, фенолоформальдегідних, акрилових тощо). Сучасні високоефективні бетони міцно наближаються до металів. Популярними стають декоративні бетони.

Органопластика- композити, у яких наповнювачами служать органічні синтетичні, рідше - природні та штучні волокна як джгутів, ниток, тканин, паперу тощо. У термореактивних органопластиках матрицею служать, як правило, епоксидні, поліефірні та фенольні смоли, а також полііміди. Органопластики мають низьку щільність, вони легші за скло- і вуглепластики, мають відносно високою міцністюпри розтягуванні; високим опором удару та динамічним навантаженням, але, водночас, низькою міцністю при стисканні та згинанні. До найпоширеніших органопластик відносяться деревні композиційні матеріали. За обсягами виробництва органопластики перевершують сталі, алюміній та пластмаси.

У зарубіжної літературив останнім часомстають популярними нові терміни – біополімери, біопластики та відповідно – біокомпозити.

Дерев'яні композиційні матеріали.До найпоширеніших деревних композитів відносяться арболіти, ксилоліти, цементностружкові плити, клеєні. дерев'яні конструкції, фанери та гнутоклеєні деталі, деревні пластики, деревостружкові та деревоволокнисті плитита балки, деревні пресмаси та пресспорошки, термопластичні дерево-полімерні композити.

Склопластики- полімерні композиційні матеріали, армовані скляними волокнами, які формують із розплавленого неорганічного скла. Як матриця найчастіше застосовують як термореактивні синтетичні смоли (фенольні, епоксидні, поліефірні тощо), так і термопластичні полімери (поліаміди, поліетилен, полістирол тощо). Склопластики мають високу міцність, низьку теплопровідність, високі електроізоляційні властивості, крім того, вони прозорі для радіохвиль. Шаровий матеріал, в якому як наповнювач застосовується тканина, плетена зі скляних волокон, називається склотекстолітом.

Вуглепластики- наповнювачем у цих полімерних композитах служать вуглецеві волокна. Вуглецеві волокна одержують із синтетичних та природних волокон на основі целюлози, кополімерів акрилонітрилу, нафтових та кам'яновугільних пеків тощо. Матрицями в угепластиках можуть бути як термореактивні, і термопластичні полімери. Основними перевагами вуглепластиків у порівнянні зі склопластиками є їх низька щільністьі вищий модуль пружності, вуглепластики - дуже легкі і водночас міцні матеріали.

На основі вуглецевих волокон та вуглецевої матриці створюють композиційні вуглеграфітові матеріали - найбільш термостійкі композиційні матеріали (вуглевуглепластики), здатні довго витримувати в інертних або відновлювальних середовищах температури до 3000°.

Боропластики- композиційні матеріали, що містять як наповнювач борні волокна, впроваджені в термореактивну полімерну матрицю, при цьому волокна можуть бути як у вигляді монониток, так і у вигляді джгутів, обплетених допоміжною скляною ниткою або стрічок, в яких борні нитки переплетені з іншими нитками. Застосування боропластиків обмежується високою вартістю виробництва борних волокон, тому вони використовуються головним чином в авіаційній та космічної технікиу деталях, що зазнають тривалих навантажень в умовах агресивного середовища.

Пресспорошки (пресмаси).Відомо більше 10 000 марок наповнених полімерів. Наповнювачі використовуються як зниження вартості матеріалу, так надання йому спеціальних властивостей. Вперше наповнений полімер почав виробляти ін Бакеланд (Leo H. Baekeland, США), який відкрив на початку 20 ст. спосіб синтезу фенолформфльдегідної (бакелітової) смоли Сама по собі ця смола - речовина тендітна, що має невисоку міцність. Бакеланд виявив, що добавка волокон, зокрема, борошна до смоли до її затвердіння, збільшує її міцність. Створений ним матеріал - бакеліт - набув великої популярності. Технологія його приготування проста: суміш частково отвержденного полімеру та наповнювача - прес-порошок - під тиском незворотно твердне у формі. Перший серійний виріб виготовлено за даною технологією в 1916, це - ручка перемикача швидкостей автомобіля «Роллс-Ройс». Наповнені термореактивні полімери широко використовуються в самих різних областяхтехніки. Для наповнення термореактивних і термопластичних полімерів застосовуються різноманітні наповнювачі - борошно деревне, каолін, крейда, тальк, слюда, сажа, скловолокно, базальтове волокно та ін.

Текстоліти - шаруваті пластикиармовані тканинами з різних волокон. Технологію отримання текстолітів було розроблено у 1920-х р.р. на основі фенолформальдегідної смоли. Полотна тканини просочують смолою, потім пресують за підвищеної температури, отримуючи текстолітові пластини або фасонні вироби. Сполучними в текстолітах є широке коло термореактивних і термопластичних полімерів, а іноді і неорганічні сполучні на основі силікатів та фосфатів. Як наповнювач використовуються тканини з найрізноманітніших волокон - бавовняних, синтетичних, скляних, вуглецевих, азбестових, базальтових і т.д. Відповідно різноманітні властивості та застосування текстолітів.

Композиційні матеріали з металевою матрицею. При створенні композитів на основі металів як матриця застосовують алюміній, магній, нікель, мідь і т.д. Наповнювачем служать високоміцні волокна, тугоплавкі частинки різної дисперсності, ниткоподібні монокристали оксиду алюмінію, оксиду берилію, карбідів бору та кремнію, нітридів алюмінію та кремнію і т.д. довжиною 0,3-15 мм та діаметром 1-30 мкм.

Основними перевагами композиційних матеріалів з металевою матрицею порівняно із звичайним (непосиленим) металом є: підвищена міцність, підвищена жорсткість, підвищений опір зношування, підвищений опір повзучості.

Композиційні матеріали на основі кераміки.Армування керамічних матеріалівволокнами, а також металевими та керамічними дисперсними частинками дозволяє отримувати високоміцні композити, проте асортимент волокон, придатних для армування кераміки, обмежений властивостями вихідного матеріалу. Часто використовують металеві волокна. Опір розтягуванню зростає незначно, зате підвищується опір тепловим ударам - матеріал менше розтріскується при нагріванні, але можливі випадки, коли міцність матеріалу падає. Це залежить від співвідношення коефіцієнтів термічного розширення матриці та наповнювача.

Армування кераміки дисперсними металевими частинками призводить до нових матеріалів (керметів) з підвищеною стійкістю, стійкістю щодо теплових ударів, з підвищеною теплопровідністю. З високотемпературних керметів роблять деталі для газових турбін, арматуру електропечей, деталі для ракетної та реактивної техніки. Тверді зносостійкі кермети використовують для виготовлення різальних інструментів та деталей. Крім того, кермети застосовують у спеціальних областяхтехніки - це тепловиділяючі елементи атомних реакторів на основі оксиду урану, фрикційні матеріали для гальмівних пристроїві т.д.

Сьогодні з боку будівельників до композитних панелей прикута велика увага. Ці вдосконалені сучасні матеріалидозволяють створити рідкісний архітектурний стильновій будівлі. Використовують композитні панелідля фасадів, що прослужили тривалий час. В результаті їх застосування суттєво покращується зовнішній виглядбудівель.

Їх можна використовувати в жарких та холодних регіонах завдяки стійкості до різним температурам. Облицювання фасадів таким матеріалом призводить до створення всередині будівель сприятливого мікроклімату і до того ж дозволить знизити витрати на кондиціювання в літній часроку та опалення в зимове.

З чого складаються панелі?

Алюмінієві композитні панелі – це вироби, які складаються з двох пофарбованих листів алюмінію. Структура цього матеріалу виглядає так:

• захищає покриття, наділене антикорозійними властивостями;
• шар, основу якого лежить грунтовка;
• високоміцний алюмінієвий лист;
• вогнетривкий мінеральний або полімерний наповнювач, це може бути поліетилен, поліуретан, поліпропілен, полістирол;
• ще один шар високоміцного алюмінію;
• ґрунтовка;
• шар лаку;
• захищаюча плівка.

Кожна панель для надання більшої міцності покрита спеціальним складом. Всі шари один з одним з'єднані за особливою технологією, завдяки якій виріб набуває високу стійкістьдо розшаровування. Залежно від призначення з двох або однієї сторони на виріб може бути, крім фарби, нанесено лакове покриття проти іржі, в результаті алюмінієвої композитної плити підвищується зносостійкість. Випускається готова продукціябезперервною стрічкою. Наявність великої різноманітності габаритних розмірівдуже зручно для споживачів.

Композитна панель виготовляється способом вигину алюмінієвих листів.

Бажано, щоб радіус закруглення при цьому був найменшим, якщо він буде таким самим, як і товщина пластини, отже, виріб відповідає всім нормативним стандартам. У процесі виробництва матеріал набуває точних площинних характеристик, при цьому захисні та поверхневі барвисті шари нанесені однорідно.

Поверхня алюмінієвих композитних панелей для фасаду може копіювати:

• деревину;
• штукатурку;
• цегла;
• природний камінь.

На будівельному ринку зустрічаються алюмінієві композитні панелі з ефектом благородного металу, що стає можливим завдяки способу гальванотехніки.

Властивості монтажних профілів

Усі монтажні профіліділяться на 3 види:

• відкрита стиковка;
• стик із ущільненням;
• із використанням вологозахисного екрану.

Для того, щоб фасад з композитних панелей став жорсткішим, часто застосовують додаткові елементи. На властивості цього виробу впливає наповнювач, який є основою центрального шару. Виробники на початку виготовлення такого виробу використовували полімерний матеріаляк наповнювач - спінений поліетилен.

Алюмінієвий композит має:

• незначною вагою;
• непоганою пластичністю;
• добрими шумоізоляційними властивостями.

Але у даного типує головний мінус, який полягає в тому, що поліетилен горить, підтримує процес горіння, плавиться та виділяє шкідливий дим. Таких недоліків немає алюмінієві листи з мінеральним наповнювачем. У складі цього спіненого поліетилену є значна кількість антипіренів. Завдяки цим мінеральним добавкам дуже сильно змінюються його. фізичні властивості. У цьому випадку наповнювач спалахує від відкритого полум'я, але якщо немає джерела вогню, відразу гасне, а також він:

• не виділяє токсичного диму;
• не тече.

Виробниками з Китаю та Європи випускаються технологічні новинки – наповнювачі А та А2 класів. Гідроокис алюмінію є базовим компонентом. Ці композитні фасадні панелівходять у розряд негорючих. Вони можуть витримувати 2-4 години відкритого вогню. Однак ця позитивна властивість сприяє тому, що готові виробиважко зробити округлими чи інший неправильної форми. Вся справа в тому, що вони не мають пластичності. Алюмінієві композитні панелі коштують недешево.

Їх застосовують на спорудах та будинках з найжорсткішими протипожежними вимогами.

Композитні алюмінієві зі стільникової структурою - це окремий клас виробів. У них між двома металевими листами знаходиться мережа тонких алюмінієвих перемичок малюнків:

• стільникового;
• сітчастого;
• лінійного.

Вони відрізняються:

• міцністю на вигин;
• легкою вагою;
• дорожнечею.

Такий різновид не має достатньої здатності поглинати шум і вібрацію. Від механічного впливувони продавлюються.

Головні плюси

Композитний матеріал випускається в різних кольорах. Вироби бувають однотонних кольорів, а також копіюючі текстуру природних матеріалів:

• дерева;
• мармуру;
• граніту.

Лицьова сторона служить тривалий час завдяки нанесеному лакофарбовому покриттю. До інших позитивним властивостямвідноситься простота різних процесів обробки. Наприклад, завдяки фрезеруванні на поверхні фасадних. алюмінієвих панелейможна робити технічні отвори. Легкість у обробці підвищує у кілька разів сферу його використання. Конструкція матеріалу дозволяє перетворити його на будь-яку форму, згинати і різати.

Результатом стає можливість використовувати для обробки нестандартних будівель, у яких передбачені куполи, арки, піраміди.

Вентфасад з композитних алюмінієвих панелей має здатність послаблювати електромагнітні випромінювання. До інших позитивних властивостей відноситься можливість захистити стіни від вітру та вогкості. Невелика вага не здатна обтяжити будівлю. При облицюванні композитом зовнішній вигляд стін перебуватиме в початковому стані тривалий час, тому що таке покриття стійке до погодних та хімічних впливів. Завдяки тому, що поверхня гладка, на ній не накопичується пил і бруд. Навісний фасадз композиту ставити на висотні будівлідуже вигідно, тому що в цьому випадку поверхня має здатність до самоочищення.

Облицювання композитними панелями проводиться в короткий термін. Вони нададуть споруді стильного сучасного зовнішнього вигляду, забезпечать йому значні естетичні властивості.

Композитні матеріали знижують втрати тепла, безпечні з екологічної точки зору та не здатні накопичувати електрику. Вони тривалий час можуть протистояти зовнішньому впливу. Цей матеріал дуже стійкий до дії ультрафіолетових променів. Композит майже не реагує на агресивні середовища.

Облицювання фасаду споруд шкідливого виробництварекомендується саме таким видом композиту.

Однак треба мати на увазі, що матеріал має і мінуси. Так виріб не є теплоізоляційним. Потрібно зважати на його низьку придатність до ремонту. Якщо обшивка з композитних панелей пошкоджена, то відремонтувати досить складно. При необхідності заміни касети потрібно буде змінювати і ті, що знаходяться поруч. У композитного матеріалу низької якості плита може розшаровуватись, і тоді на фасаді утворюються бульбашки.

Області використання алюмінієвих панелей

У наші часи вентильовані фасади з композитних панелей користуються величезною популярністю. Екстер'єри різноманітних споруд – це найпоширеніша сфера застосування. Композитний фасад складається з багатошарових алюмінієвих панелей, які застосовуються для зовнішнього облицюваннябудівель.

Вентфасад, оброблений композитом, набуває неповторного сучасного зовнішнього вигляду. За наявності ще й утеплювача можна досягти відчутного заощадження електричної енергіїбез залучення будь-яких додаткових витрат на те, щоб зміцнити фундамент та стіни, що несуть.

Монтаж вентильованих фасадів простий завдяки тому, що можна встановлювати панелі на стінки з різного матеріалу. При цьому не треба їх попередньо готувати, а отже, можна суттєво заощадити кошти. Легкий невеликої ваги вентильований фасад із композитних матеріалів дозволяє втілити в реальність будь-яку задумку дизайнера.

Цей матеріал нерідко зустрічається в внутрішньому просторігромадських закладів у:

• торгових центрах;
• лікарнях;
• поліклініках;
• аеропортах;
• вокзалах;
• автомобільні салони;
• школах.

Це ті місця, де потрібно міцний матеріал, здатний у постійному стані витримати тривалу експлуатацію. Крім вентильованих фасадів композит використовується і в інших місцях. Його часто використовують при реставрації будівлі, спорудженні незвичайних конструкцій для зовнішньої реклами, будівництві легких будиночків. Нерідко алюмінієві композитні панелі беруть участь у спорудженні різних декоративних карнизів, поясків, зовнішніх. підвісних стель, в облицювання колон.

Фасади із композиту дозволяють сформувати сучасний архітектурний стиль. І все це стало можливим завдяки невеликій вазі, простоті обробки, підвищеної гнучкостіта різноманітності фарб.

Композитом називають суцільний неоднорідний матеріал, який був штучно створений з кількох компонентів з різними фізичними та хімічними властивостями. Механічні характеристикикомпозитного матеріалу визначає співвідношення властивостей матриці та армуючих елементів, а також міцність їх зв'язку, яка забезпечується при правильному виборівихідних компонентів та способі їх поєднання.

Найбільш примітивним композитним матеріалом є цегла з соломи та глини, якими користувалися ще давні єгиптяни.

Найчастіше композитом називають матеріали на основі смоли чи полімерних матриць. Для виготовлення композитних матеріалів використовуються фенольні, епоксидні, вінілефірні, поліефірні та поліпропіленові полімери. Армуючими речовинами при виготовленні композитів виступають сипучі речовини та волокна. Міцність матеріалу залежить від кількості смоли – чим її менше, тим він міцніший. Сьогодні задля досягнення ідеальних пропорцій всіх компонентів у композитному матеріалі постійно вдосконалюється технологія формування.

Методи формування композитних матеріалів

У процесі формування матриця композитного матеріалу поєднується з його армуючим речовиною, у результаті можна виготовити той чи інший виріб. Термореактивні полімерні матриці у процесі формування проходять через хімічну реакцію затвердіння. Термопластичні полімерні матриці в процесі формування розплавляються та застигають у заданій формі. Цей процесзазвичай проходить у кімнатної температурита нормального тиску.

Найпоширенішим композитом сьогодні вважається цемент з металевою арматуроюабо асфальтобетон.

Також існує контактне (ручне) формування, яке має низку серйозних недоліків. У виробі, сформованому цим методом, міститься підвищена кількість смоли, що робить його тендітнішим. Крім цього, при ньому складно досягти ідеальних пропорцій матриці та армуючої речовини, а також дотриматися товщини виробу, уникнувши при цьому внутрішніх повітряних ходів.

Процес вакуумного формування передбачає використання відкритої оснастки, в яку містяться компоненти композиту, що накриваються силіконовою мембраною або полімерною плівкою. Потім на оснащення в умовах атмосферного тискута підвищеної температури накладають вакуум.

Вступ

За останні кілька років велика увага приділяється створенню та дослідженню так званих мультифероїків - матеріалів, що виявляють одночасно фероелектричні та феромагнітні властивості.

Мультифероїки можуть бути реалізовані як монофазний, так і в композитній формі. Більшість із однофазних мультифероїчних матеріалів виявляють магнітоелектричні властивості в низькотемпературних областях, головним чином, при кріогенних температурах.

Альтернативу цим практично незастосовним однофазним мультифероїкам знайшли в матеріалах, так званих композитах, штучно створених матеріалах комбінацією двох фаз, наприклад, комбінацією п'єзоелектричних та п'єзомагнітних фаз або магнітострикційних та п'єзоелектричних фаз. Ці матеріали зберігають рівноважні фероелектричні структури при температурах, близьких до кімнатної. Вони мають великий магнітоелектричний (МЕ) ефект, магнітострикційні та п'єзоелектричні фази. гарної якостіі відносяться до так званого мультифункціонального матеріалу. Головним досягненням у виробництві синтетичних композитних мультифероїків - це досить легке та дешеве їх виготовлення та можливість контролю за молекулярним співвідношенням фаз та розміром зерен кожної фази. Є й проблема, пов'язана із запобіганням можливою хімічної реакціїна межах між фероелектричним та магнітними фазами протягом синтезу, що призводить до втрати, наприклад, діелектричних властивостей. Взагалі, в композитах розміри зерен, форма і межі між зернами - основні елементи, що призводять при збереженні батьківських властивостей фаз до виникнення нових властивостей. Так, відомо, що може статися посилення колосального магнітного опору (CRM), що пояснюється в моделі спін-поляризаційного тунелювання поява шарів-бар'єрів, що не проводять, між зернами.

Переді мною були поставлені завдання:

1) ознайомитися з літературою, присвяченою композиційним мультифероїкам, представленого зразка;

2) вивчити властивості та структуру (La 0.5 Eu 0.5) 0.7 Pb 0.3 MnO 3 та PbTiO 3 ;

3) синтезувати в полікристалічному вигляді PbTiO 3 і виростити монокристал (La 0.5 Eu 0.5) 0.7 Pb 0.3 MnO 3;

4) розпочати дослідження магнітних, магнітоелектричних та інших властивостей (1-х) (La 0.5 Eu 0.5) 0.7 Pb 0.3 MnO 3 +хPbTiO 3 .

Приклади композитів

Що таке композити?

Композиційними називають матеріали, утворені з двох або більше різнорідних фаз і мають характеристики, що не властиві вихідним компонентам. Таке визначення добре відображає ідею композиту, але є надто широким, оскільки охоплює переважну більшість матеріалів та сплавів (наприклад, сталі, чавун, бетон та ін.). Очевидно, найкращим буде інше визначення: композити - об'ємне монолітне штучне поєднання різноманітних за формою та властивостями двох і більше матеріалів (компонентів), з чіткою межею розділу, що використовує переваги кожного з компонентів і виявляє нові властивості, зумовлені граничними процесами.

Зазвичай композити є основою (матрицею) з одного матеріалу, армовану наповнювачами з волокон, шарів, диспергованих частинок іншого матеріалу. При цьому поєднуються властивості міцності обох компонентів. Шляхом підбору складу та властивостей наповнювача та матриці, їх співвідношення, орієнтації наповнювача, можна отримати матеріал з необхідним поєднанням експлуатаційних та технологічних характеристик.

Композит відрізняється від металу тим, що у готовому композиті окремі компоненти зберігають властиві їм властивості. Компоненти повинні взаємодіяти межі розділу композиту, виявляючи лише позитивні нові властивості. Такий результат можна одержати лише тому випадку, якщо у композиційному матеріалі успішно об'єднані властивості компонентів, тобто. при експлуатації композиту повинні виявлятися лише необхідні властивості компонентів, які недоліки повністю чи частково знищуються.

Таким чином:

Одержуваний композит набуває нових, найкращі властивостіі, отже, може виконувати додаткові функції (багатофункціональний матеріал);

Характеристики композиту кращі, ніж у його компонентів, взятих окремо або разом без урахування граничних процесів;

Дії окремих компонентів композиту завжди виявляються у їх сукупності з урахуванням процесів, що відбуваються межі розділу фаз.

Активне застосування композитів почалося з початку 70-х років, хоча ідея застосування двох і більше вихідних матеріалів як компоненти, що утворюють композиційне середовище, існує відколи люди стали мати справу з матеріалами.

Мета створення композиту - досягти комбінації властивостей, властивих кожному з вихідних матеріалів окремо. Таким чином, композит може виготовлятися з матеріалів, які самі по собі не задовольняють вимогам. Так як ці вимоги можуть належати до фізичних, хімічних, технологічних та інших властивостей, то наука про композити знаходиться на стику різних областейзнання та потребує участі дослідників різних спеціальностей.

Традиційний вибір матеріалу та проектування компонентів конструкції були окремими завданнями. Коли композити стали витісняти метали та сплави з таких областей, як літако-, судно- та автомобілебудування, промисловий дизайн та вибір матеріалу з'єдналися та стали просто різними аспектамиодного процесу.

Слід зазначити, що поряд з конструкційною анізотропією композиту існують технологічна анізотропія, що виникає при пластичній деформації ізотропних матеріалів, і фізична анізотропія, властива, наприклад, кристалів і пов'язана з особливостями кристалічної будови решітки.

За методом одержання розрізняють два види композитів: штучні та природні. До штучних відносяться всі композити, отримані в результаті штучного введенняармуючої фази в матрицю, до природних - сплави евтектичного та близького до них складу. В евтектичних композитах армуючої фазою є орієнтовані волокнисті або пластинчасті кристали, утворені природним шляхом у процесі спрямованої кристалізації.

У міру створення нових композитів «старі» види класифікації розширюються та можуть виникати нові.

При вивченні літератури, присвяченої магнітним та магнітоелектричним композитам, я знайшла наступні композити на основі оксидів, які синтезовані та вивчені:

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».

Знайомить читача з композитами на основі металів та керамічними композитними матеріалами. Також у ній розповідається про основні види застосування композитів.

• Органопластика з органічними волокнами природного та штучного походження. Легше, ніж скло- та вуглепластики. Вирізняються високою міцністю на удар, але низькою - на розтяг/вигин. До пластиків цього типу відноситься, наприклад, кевлар.
• Текстоліти, виготовлені з матриці з полімеру та тканин різної природи як наповнювач. Деякі текстоліти виготовляються із матрицею з неорганічних речовин (силікатів, фосфатів). Властивості матеріалів дуже різноманітні, залежить від виду волокон тканини. Волокна виробляють з бавовни, азбесту, базальту, скла, штучних матеріалівта ін.
• Полімери з порошковим заповненням (поліетилени, поліпропілени, смоли з різними наповнювачами, наприклад, тальком, крохмалем, сажею, карбонатом кальцію та ін.) – розроблено вже понад 10 тис. видів пластиків цього типу. Зверніть увагу, що у нас можна купити різні наповнювачі та іншу потрібну сировину для виготовлення композитів.

Композити на основі металів

Металокомпозити виготовляють на основі багатьох кольорових металів, наприклад, міді, алюмінію, нікелю. Для наповнення беруться волокна, стійкі до високим температурам, що не розчиняються в основі. Найчастіше використовуються металеві волокна або монокристали із оксидів, нітридів, кераміки, карбідів, боридів. Завдяки цьому виходять композити, набагато вогнестійкіші, міцніші і зносостійкіші, ніж вихідний чистий метал.

Керамічні композити

Керамічні композити виготовляють методом спікання під тиском керамічної вихідної маси з додаванням волокон або частинок. Як наповнювачі найчастіше застосовуються металеві волокна - виходять кермети. Вони відрізняються стійкістю до теплового удару, високою теплопровідністю.

Кермети використовуються для виробництва зносостійких та термостійких деталей, наприклад, газових турбін, електропечей. Також вони потрібні для виготовлення ріжучого інструменту, деталей гальмівних систем, тепловиділяючих стрижнів для атомних реакторів

Застосування композитів

Композитні матеріали вже зараз використовуються практично у всіх галузях виробництва. Їх застосовують:

• у будівництві;
• виробництві безпечного та броньованого скла для транспортних засобів, вітрин та дверей;
• медичних протезів;
• покриттів для кухонних столівта основи для електронних плат;
• деталей та корпусів побутових приладів;
• віконних рам та багато іншого.

Це цікаво:композити з екстремальними властивостями затребувані в літако-, авто-, судно- та ракетобудуванні. Вони потрібні при виробництві деталей для космічних апаратів, атомних станцій, спортивного інвентарю (наприклад, легких та міцних велосипедів). Застосовуються для виготовлення елементів приладів та обладнання, що експлуатуються в агресивних середовищахта при високих температурах.