Материал по технологии на тему "Влияние механических и химических свойств композиционных материалов на область их применения"

Применение композиционных материалов, созданных искусственно, определяется свойствами компонентов, входящих в состав материала. Компоненты композиционного материала различны по геометрическому признаку и различие их свойств определяет область применения.

Армированные пластики составляют большую группу композиционных полимерных материалов, в которых в качестве полимерной матрицы применяются различные термореактивные и термопластичные полимеры, а для арматуры используются волокнистые и листовые материалы из стекла, полимеров, базальта, углерода и других материалов.

Матрица композиционного материала придает требуемую форму изделию, влияет на создание конкретных свойств, защищает арматуру от механических повреждений и других воздействий среды. В качестве матриц в композиционных материалах могут быть использованы металлы и их сплавы, полимеры органические и неорганические, керамические, углеродные и другие материалы. Свойства матрицы определяют технологические параметры процесса получения композиции и ее эксплуатационные свойства: плотность, удельную прочность, рабочую температуру, сопротивление усталостному разрушению и воздействию агрессивных сред. свойства армированных полимерных материалов зависят от их состава, структуры и технологии. Знание этих зависимостей позволяет конструировать материалы и изделия с требуемым уровнем свойств. Возможность встраивания в структуру такого композита элементов, способных реагировать на изменение окружающей среды, позволяет пойти дальше и создать «интеллектуальные» материалы. Такие материалы способны адаптироваться к изменяющимся условиям с целью самосохранения, поддержания возможности исполнять свои функциональные свойства и обеспечения работоспособности всей конструкции в изменившихся условиях.

«Интеллектуальные» материалы способны адекватно новым нагрузкам изменять свои характеристики и форму и самостоятельно регулировать степень своей реакции на новые условия в соответствии с уровнем их изменения. В результате создания «интеллектуальных» материалов в материаловедении появились понятия «обучаемости» материалов и «ощущения» ими предельных ситуаций. Кроме металлов «с памятью» формы, применяются и полимеры, способные «запоминать» свою конфигурацию и изменять объем при изменении напряженного состояния.

Еще один способ создавать «интеллектуальные» материалы заключается в встраивании в их структуру капсул размером около 1 мкм с магнито- и электрореологической жидкостью, в которой содержатся сегнетоэлектрические и электретные частицы. Использование в структуре «интеллектуального» материала керамических волокон с пьезоэлектрическими свойствами позволяет создавать материалы с виброгасящими свойствами.

Полную информацию смотрите в файле. 

ВЛИЯНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ И ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОБЛАСТЬ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ

А.Е.Игумнов

Руководитель-преподаватель

Н.И.Варфоломеева

ГБОУ СПО

«Бурятский республиканский индустриальный техникум»

Применение композиционных материалов, созданных искусственно, определяется свойствами компонентов, входящих в состав материала. Компоненты композиционного материала различны по геометрическому признаку и различие их свойств определяет область применения.

Армированные пластики составляют большую группу композиционных полимерных материалов, в которых в качестве полимерной матрицы применяются различные термореактивные и термопластичные полимеры, а для арматуры используются волокнистые и листовые материалы из стекла, полимеров, базальта, углерода и других материалов.

Матрица композиционного материала придает требуемую форму изделию, влияет на создание конкретных свойств, защищает арматуру от механических повреждений и других воздействий среды. В качестве матриц в композиционных материалах могут быть использованы металлы и их сплавы, полимеры органические и неорганические, керамические, углеродные и другие материалы. Свойства матрицы определяют технологические параметры процесса получения композиции и ее эксплуатационные свойства: плотность, удельную прочность, рабочую температуру, сопротивление усталостному разрушению и воздействию агрессивных сред. свойства армированных полимерных материалов зависят от их состава, структуры и технологии. Знание этих зависимостей позволяет конструировать материалы и изделия с требуемым уровнем свойств. Возможность встраивания в структуру такого композита элементов, способных реагировать на изменение окружающей среды, позволяет пойти дальше и создать «интеллектуальные» материалы. Такие материалы способны адаптироваться к изменяющимся условиям с целью самосохранения, поддержания возможности исполнять свои функциональные свойства и обеспечения работоспособности всей конструкции в изменившихся условиях.

«Интеллектуальные» материалы способны адекватно новым нагрузкам изменять свои характеристики и форму и самостоятельно регулировать степень своей реакции на новые условия в соответствии с уровнем их изменения. В результате создания «интеллектуальных» материалов в материаловедении появились понятия «обучаемости» материалов и «ощущения» ими предельных ситуаций. Кроме металлов «с памятью» формы, применяются и полимеры, способные «запоминать» свою конфигурацию и изменять объем при изменении напряженного состояния.

Еще один способ создавать «интеллектуальные» материалы заключается в встраивании в их структуру капсул размером около 1 мкм с магнито- и электрореологической жидкостью, в которой содержатся сегнетоэлектрические и электретные частицы. Использование в структуре «интеллектуального» материала керамических волокон с пьезоэлектрическими свойствами позволяет создавать материалы с виброгасящими свойствами.

Создание «интеллектуальных материалов» на базе полимеров открывает принципиально новые возможности разработки современной техники. Их использование позволяет эксплуатировать эту технику при критических нагрузках в условиях, когда никакие другие способы контроля состояния материала и корректирующего воздействия на него не могут быть использованы по конструктивным или технологическим причинам.

В настоящее время «интеллектуальные» армированные полимерные композиты используются, главным образом, в конструкциях летательных аппаратов и другой техники, от жизнеспособности которой зависят возможности выполнения стратегических задач.

Так, использование обшивки боевых самолетов СУ-27М, СУ-47, СУ-35, выполненной из «интеллектуальных» полимерных композитов, делает их менее уязвимыми, т.к. снижает уровень радиолокационного обнаружения противником. Применение «интеллектуальных» материалов позволяет создавать самолеты с аэроактивными крыльями, способными изменять свою форму согласно условиям полета. Первые образцы таких летательных аппаратов уже существуют.

При снижении стоимости этих материалов станет возможным их использование и для создания других конструкций. Это направление весьма перспективно, несмотря на высокую стоимость «интеллектуальных» полимерных композитов, т.к. пока не имеет достойной конкуренции при разработке принципиально новой техники.

Библиографический список

1. Батаев А.А. Композиционные материалы: строение, получение, применение: учебник / А.А. Батаев, В.А. Батаев. - Новосибирск: Изд. НГТУ, 2002. - 384 с.

2. Власов С.В. Основы технологии переработки пластмасс: учебник для вузов / С.В. Власов, Л.Б. Кандырин, В.Н. Кулезнев и др. - Чебоксары: ГУП ИПК Чувашия, 2004. - 596 с.

3. Кулезнев В.Н. Химия и физика полимеров / В.Н. Кулезнев, В.А. Шершнев. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: КолосС, 2007. - 367 с.

4. Машков Ю.К. Полимерные композиционные материалы в триботехнике / Ю.К. Машков, З.Н. Овчар, М.Ю. Байбарицкая, О.А. Мамаев. - М.: ООО «Недра»-Бизнесцентр», 2004. - 262 с.

5. Тарнопольский Ю.М. Пространственно-армированные композиционные материалы: справочник / Ю.М. Тарнопольский, И.Г. Жигун, В.А. Поляков. - М.: Машиностроение, 1987. - 223 с.