کامپوزیتها [آرشيو] - باشگاه مهندسان ایران

برای دیدن نسخه كامل اینجا را كلیك كنید : کامپوزیتها

salam_to_all

2007/5/06, 12:04 AM

1- مقدمه

كامپوزيتها مواد مركبي هستند كه از استخراج يك ماده به عنوان زمينه و ماده ديگري به عنوان تقويت كننده به وجود مي آيند با اين هدف كه ساختار منتجه در كل خواص مطلوب تري نسبت به مواد پايه دارا باشد . كامپوزيتها را بر حسب نوع زمينه به كامپوزيتهاي زمينه پلي مري , زمينه فلزي , زمينه سراميكي و زمينه كربني طبقه بندي مي كنند . استفاده از كامپوزيتهاي پيشرفته كه متشكل از تقويت كننده هاي اليافي پيوسته پر استحكام , پر مدول با دانسيته كم در زمينه هاي پلي مري مي باشد در ساخت سازه هاي حساس از حدود سي سال پيش آغاز شده است . كامپوزيتهاي مدرن پيشرفته يا مواد جديد از آنها نام برده مي شود . زمينه هاي پلي مري بر حسب نوع رفتارشان در برابر حوادث به پلي مرهاي گرما سخت ( ترموست ) , گرما نرم ( ترمو پلاست ) و لاستيك ها تقسيم بندي شده به طوري كه عمده كاربردهاي سازه اي با استفاده از زمينه پلي مري گرما سخت مي باشد و همچنين تقويت كننده ها بر اساس شكلشان به انواع ذره اي , اليافي و صفحه اي تفكيك مي شوند كه نوع الياف به دليل اينكه مي تواند خواص مناسب در جهات به خصوص فراهم سازد بيشتر از بقيه مورد توجه مي باشد

salam_to_all

2007/5/06, 12:05 AM

. عمده وظايفي كه به عهده يك زمينه مي باشد و انتظاراتي كه از آن مي رود شامل نگه داري الياف در ساختار , كمك به توزيع يا انتقال نيروها , محافظت رشته ها هم در ساختار و هم قبل و بعد از ساخت , كنترل خواص شيميايي و الكتريكي كامپوزيت , اتصال محكم با الياف و خيس كنندگي خوب , ضريب انبساط حرارتي كم , ضريب انقباض كم در حين پخت , مينيمم بودن جذب رطوبت , استحكام مدول و انعطاف پذيري معقول , مقاومت شيميايي خوب , پايداري ابعاد و استحكام مناسب در دماي داده شده داشته و فرآيند نهايي آن به شكل كامپوزيتي آسان باشد . عمده زمينه مرسوم گرما سخت براي كامپوزيت هاي سازه اي شامل پلي استرو , وينيل استر , اپوكسي ها , بيسمال , ايميدها ( BMI ) , سيانات استر و فنوليك تريازين مي باشد .

salam_to_all

2007/5/06, 12:06 AM

-1 كامپوزيت در بيو متريال

Composite bio material

اگر چه استفاده از مواد فلزي پر مدول براي نگهداري و محكم ساختن استخوان هاي داخلي موفقيت آميز بوده است زمينه براي توسعه مواد پليمري غير جاذب در اين خصوص وجود دارد . يك گروه از كامپوزيت ها كه تا كنون بررسي شده است كامپوزيت هاي بر پايه پلي استر ها يا پلي ارتو استرهاي تقويت شده با الياف آلي يا كلسيم يا كلسيم / سديم مي باشد . به عنوان مثال Poly – L - Lactide تقويت شده با الياف پلي گليلوليد افزايش زيادي در استحكام و صلبيت نشان مي دهد . مثال ديگر كامپوزيت پلي لاكتيك تقويت شده با الياف غير آلي كلسيم فسفات مي باشد . لازم به ذكر است استفاده از اين مواد هنوز در مرحله توسعه مي باشد .

salam_to_all

2007/5/06, 12:07 AM

2-1-1 ترميم استخوان شكسته

استخوان از آنجا كه خواصش تابع جهات مي باشد يك ماده آن ايزوتروپيك به شمار مي رود . استخوان كلا در كشش و برش بويژه در امتداد صفحه طولي ضعيف است . تحت بارگذاري اضافي يا ضربه استخوان مي شكند , بسته به اندازه ترك , جهت , مرفولوژي و محل ترك انواع شكست را در استخوان خواهيم داشت .
شكست هاي استخوان به طرق گوناگوني تحت عمل و مداوا قرار مي كيرند كه اين روش ها را مي توان به دو نوع فيكسالسيون ( تثبيت ) داخلي و خارجي دسته بندي نمود .
در فيكسالسيون خارجي به واز كرذن محل شكست نيازي نيست در صورتيكه در فيكسالسيون داخلي به اين عمل نياز
مي باشد .

salam_to_all

2007/5/06, 12:08 AM

در فيكسالسيون خارجي قطعات استخوان به كمك وسايل گونگون نظير نوارها و قالبها يا بريسها و ساير سيستمهاي تثبيت كننده خارجي در كنار هم نگه داشت .
مواد قالبي يا بانداژهاي پلاستري در ساخت نوارها , قالب ها يا بريس ها مورد استفاده قرار مي گيرند .
مواد قالبي خود يك ماده كامپوزيتي مي باشند كه از پارچه هاي كتاني بافته ( گاز بافته ) و پلاستر پاريس ( نوعي گچ مخصوص از سولفات كلسيم ) تشكيل مي گردند .
يك ماده قالبي ايذه آل بايستي به آساني به كار برده شود , وزن كمي داشته باشد و براحتي به شكل آناتوميك عضو شكسته در آيد قوي سخت ضد آب راديو لوست با توانايي ( عبور دهي انرژي تابشي ) باشند و نهايتا به آساني قابل كندن از عضو شكسته مورد نظر باشد و مي بايست قابليت هوادهي داشته باشد تا از تاول زدگي و ضعيف شدن پوست بيمار جلوگيري نمايد .
براي اطمينان از فيكساسيون پايدار فيكساتورهاي خارجي با صلبيت و استحكام بالايي طراحي مي گردند . طرح هاي معمولي از جنس ضد زنگ مي باشند كه سنگينتر هستند و سبب ناراحتي بيمار كه آنرا براي چند ماه تحمل مي كند

salam_to_all

2007/5/06, 12:09 AM

در اينمورد فيكساتورهاي خارجي از جنس كامپوزيت و اپركسي / الياف كربن به خاطر سبكي استحكام كافي اشان بسيار مناسب تر مي باشند . علاوه بر اين ارزيابي يك پارچگي استخوان بوسيله راديو گرافي در اين حالت نيز آسان
مي باشد .چون كامپوزيت هاي پلي مري بخوبي تشعشعات را از خود عبور مي دهند .
امروزه محققان به منظور استخوان سازي بهتر پيچهاي كامپوزيتي از جنس كربن / C4 و CF/PEEK نيز توليد
نموده اند .
به اين ترتيب با بكارگيري پليت ها و پيچهاي كامپوزيتي پلي مري , مشكل خوردگي كه در پيچ و پليت هاي فلزي ديده ميشود ديگر وجود نخواهد داشت .

salam_to_all

2007/5/06, 04:07 PM

2-1-2 درمان ضايعات ستون فقرات به كمك پروتزها

ستون فقرات در بدن دو نقش مجزا ايفا مي كند يكي اينكه مي بايست به عنوان يك محور مركزي قوي و متحرك كه ساير اندام هاي اسكلتي به آن متكي و متصل هستند . عمل كنند و ديگر اينكه اين ستون مي بايست از نخاع و ريشه هاي ظريف اعصاب كه مغز را به اندام هاي محيطي مرتبط مي سازد محافظت نمايد . مهره ها بوسيله ديسك هاي بين مهره اي از هم جدا مي شوند و بوسيله كپسول هاي مفصلي و ليگامنت ها به يكديگر متصل هستند .
رايج ترين بيماري ها و ضايعات ستون فقرات بايستي به متاستاليز بدنه مهره و ديسك بيرون زدگي ديسك , تخريب وجوه مهره , ...... اشاره نمود .
در مورد ضايعاتي كه تنها به چند مهره محدود مي شود از روش هاي درماني :
A ) اسپينال فيوژن : به معناي ثابت سازي مفصل بين دو مهره با عمل جراحي مي باشد .
در اينجا : مهره هاي آسيب ديده بوسيله عمكل جراحي برداشته شده و به وسيله پيوند ( گراف ) استخوان مصنوعي جايگزين مي گردند .
B ) جايگزين سازي ديسك استفاده مي گردد .
ماده گراف مي بايست استحكام و سختي كافي داشته باشد و در عين حال قادر به اتصال به مهره هايي باقيمانده نيز باشد . دو محقق به نام هاي كلاش و ايگتاتيوس , كامپوزيت پلي يورتان / بيو گلاس ( BG/pu ) را به اين منظور ساختند . تحقيقات invivo نشان دادند كه اين مواد بيو اكتيو بوده و جوش خوردن مستقيم استخوان ( يكپارچگي استخواني ) را تسهيل مي كنند .
در استفاده پليت ها و پيچ ها از جنس فولاد زنگ نزن مشكلاتي وجود دارد از جمله :
به خاطر نوع جا افتادن ضعيف اين كاشت ها معولا در نقاط مختلف تمركز تنش موضعي ايجاد مي گردد . كه همين جذب استخوان و شل شدگي را در پي خواهد داشت .

salam_to_all

2007/5/06, 04:10 PM

علاوه بر اين كاشت هاي فلزي ، تستهاي پس از عمل كه يا به كمك اشعه ايكس و يا بصورت روش هاي ترموگرافي كامپيوتري و تصوير برداري ، رزونانس مغناطيسي صورت مي گيرند را بخاطر انعكاس امواج و ايجاد محصولات نامطلوب مشكل مي سازند . براي رفع چنين مشكلاتي دو محقق با نام هاي برانتيگان و چياتپا قفس هايي از جنس كامپوزيتهاي CF/PEEK و CF/PS ساختند .
اين قفسها مدول الاستيكي مشابه با استخوان دارند و بنابراين حداكثر رشد استخوان را به داخل قفس تحريك مي كنند . همچنين اين قفس هاي كامپوزيتي راديولوسنت ( عبو دهنده امواج ) بوده و بنابراين تست راديو گرافي استخوان را با مشكل روبرو نمي سازند .

2-1-3- « جايگزينهاي مفاصل » :
مفاصل به بدن و قسمت هاي مختلف آن امكان حركت مي دهند .
روش جراحي آزتوپلاستي يك روش جراحي مناسب براي تشخيص و تخفيف دردهاي مفصلي مي باشد . امروزه از آرتوپلاستي جايگزين كل مفصل بعنوان يك موفقيت بزرگ در جراحي ارتوپديك ياد مي شود . مشخص شده كه در ساقه هاي فلزي شل شدگي پروتز و از كار افتادگي احتمالي مي تواند از طريق طراحي دقيق تر پروتز و با استفاده از يك ماده با سفتي كمتر و با خواص مكانيك مشابه با استخوان كاهش مي يابد .
با اين وجود و بخاطر نياز به استحكام بالا در پروتز لگن ، مواد مناسب براي اين كاشت ها بسيار محدود هستند . خوشبختانه كامپوزيتهاي پليمري پيشرفته مي توانند استحكامي قابل مقايسه با فلزات را ايجاد كنند . در اين راستا امروزه محققين ساقه هاي كامپوزيتي CF/C و CF/PC را عرضه نموده اند مشخص شده كه در اين كاشت ها به نسبت كاشتهاي معمولي با سفتي بالا ، جوش خوردگي و اتصال سريع به استخوان وجود دارد .
آناليزهاي الحان محدود و تست هاي INVITRO نشان داده اند كه در مقايسه با ساخته هاي فلزي در ساقه هاي كامپوزيتي سطح مناسب تربي از تنش ها و دفرماسيون ايجاد مي گردد .

salam_to_all

2007/5/06, 04:11 PM

-1-4- « كاربردهاي دنداني » :
تمامي دندانها از دو بخش ساخته شدهاند ، تاج و ريشه ، كه با لثه از هم متمايز مي شوند . ريشه در يك حفره به نام آل دئولوس ، در استخوان هايي مانديبولار ( فك پايين ) و ماگزيلاري ( فك بالا ) قرار مي گيرد . دندان ها با يك لايه سطحي نازك از ميناي دندان كه به شدت مينرالي مي باشد ( 190% پوشانده مي شوند . نمك هاي كلسيم لايه مينا بصورت بلورهاي ريزي در جهت عمود بر سطح چيده شده اند و عاج دندان را مورد حمايت قرار مي دهند . عاج يك بافت تقريباً نرم مي باشد كه از يكسري لوله هاي ريز پر از مايعي كه به داخل محفظه پالپ ( مغز دندان ) كشده مي شوند ، برخوردار است . محفظه پالپ عصب را در خود دارد كه اين عصب در ادامه به ريشه مركز دندان كشده مي شود.
مواد ترميمي دندان همانطور كه از نامش بر مي آياد براي پر كردن حفرات دندان ها و برخي اوقات پوشاندن بي رنگي ها يا تصحيح طرح و تنظيم شكل عيوب به كار مي روند . آمالگام ، طلا ، آلومينا ، زيركونيا ، رزين هاي اكرليك و سيمان هاي ليليكاتي متداولاً‌ براي ترميم دندانهاي پوسيده مورد استفاده قرار مي گيرد . آمالگام و طلا عمدتاً در ترميم دندانهاي خلفي به كار مي روند و بخاطر نازيبايي در دندانهاي جلويي به كار نمي روند .
امروزه كامپوزيتهاي ترميمي دنداني با ضريب شكستگي ( انكسارتور ) معادل ميناي دندان جايگزين اين مواد گرديده اند و بطور راپچي براي ترميم دندان هاي خلفي و همچنين دندانهاي قدامي ( جلويي ) بكار مي روند . اين ترميم ها در برابر تمركزهاي موضعي – بارگذاري خستگي چرخه اي ، سايش و فرايند هاي تخريب شيميايي كه ممكن است در تمامي نواحي محيط دهان صورت گيرند مقاومت مي كنند .
فرمولاسيون كامپوزيتهاي ترميمي عموماً دو جزء اصلي را در بر مي گيرند :
1- زمينه پليمري عمدتاً BIS-GMA
2- ذرات پر كننده غير آلي نظير شيشه باريوم ، كوارتز ، BIS-GMA
علاوه بر پر كننده هاي ذره اي در برخي كامپوزيتهاي دنداني كه عمدتاً در سيم هاي ارتودنسي ، كاشت هاي دنداني ، پست هاي دنداني و برخي دندانهاي مصنوعي كاربرد دارند از الياف نيز استفاده شده است . خواص مكانيك جذب ، زيبايي و قابليت عملياتي مناسب از كامپوزيتهاي با تقويت كننده الياف جايگزين هاي مناسبي براي آلياژهاي فلزي در اينگونه كاربردها ساخته است كه از رايج ترين اين الياف ، به الياف تك بلور يا ويسكرها بايستي اشاره نمود .

salam_to_all

2007/5/06, 04:12 PM

- كاربردهاي مربوط به بافتهاي نرم

2-1-5 « زخم بندي ( پانسمان ) »

افرادي كه در پي آتش سوزي ها دچار حادثه مي شوند غالباً با پانسمانها تحت مداوا قرار مي گيرند . پانسمانها ، به نحوي طراحي مي شوند كه بهترين شرايط را براي التيام زخم ايجاد كنند . نوع پانسمان به نوع زخم ، عمق آن ،‌عامل آن و مرحله اي از التيام كه زخم در آن قرار دارد بستگي دارد . بمنظور مداوا و تحت عمل قراردادن سطوح بي قاعده پانسمان مي بايست الاستيك و منعطف باشد . در كل در پانسمان ها مي بايست دو نياز و الزام مخالف رعايت گردد . پانسمان مي بايست كاهش مايعات ، الكتروليت ها و ساير بيو مولكولهاي محل زخم جلوگيري كند ، همچنين از ورود باكتريها نيز ممانعت كند . در عين حال مي بايست به اندازه كافي نفوذ پذير باشد تا امكان عبور ترشحات را از طريق تخلخل ها و شكاف ها فراهم سازد . علاوه بر اين پانسمان مي بايست قادر به اتصال به سطح زخم باشد و ميتواند به آساني بدون اينكه صدمه اي به بافت جديد در حال رشد بزند ، جدا گردد .
امروزه پارچه هاي بافته يا لايه هاي متخلخل از جنس پليمرهاي قابل جذب نظير كلاژن ، چيتين و PLLA در بسياري از پانسمان ها به كار مي روند . در برخي پانسمانها بنام پانسمانهاي هيبريد ، پلي مر هاي مصنوعي و سلولهاي كشته شده همراه با هم بصورت كامپوزيتهاي زنده ، غير زنده ، همراه با هم مورد استفاده قرار مي گيرند . اين كامپوزيتها براي آغاز ، تسريع و كنترل فرايند ترميم پوست طبيعي طراحي مي شوند با وجود اين امتيازاتي كه مواد دارند مي بايست عنوان نمود كه تاكنون هيچ ماده مصنوعي كه بتواند تمامي نيازهاي يك جايگزين پوست را بطور كامل تأمين سازد پيدا نشده است

mahdi.adelinasab

2007/5/06, 04:21 PM

افرین مطالب قشنگی بود
همین عالیه
ما میتونیم در این جمع صمیمی بهتر و با توان بیشتری کار کنیم
ورود در ایمیل ها باعث گم شدن اصل کار میشه
پس بهتره که در همین جا و در همین محیط به کار بپردازیم و اگر مطلبی هست همین جا دانلودش یا دریافت بکنیم
ممنون
شاد باشید، مهدی:smile:

mahdi.adelinasab

2007/5/21, 09:19 AM

کامپوزیت ها
کامپوزیتها عبارتند از ترکیبی از الیاف تقویت کننده ویک ماتریس پلیمری که می توان تصور کرد ماتریس پلیمری (مواد زمینه) مانند چسبی است که تقویت کننده ها را به یکدیگر چسبانده و آنها را از آثار محیطی حفظ می کند بنابراین مواد کامپوزیتی را در دو دسته مواد زمینه و تقویت کننده ها بررسی می کنیم:
مواد زمینه کامپوزیت ها:دو وظیفه اساسی مواد زمینه انتقال بارها به تقویت کننده و حفظ تقویت کننده از آثار محیطی ناسازگار است مواد زمینه را می توان تقریبا در سه دسته پلیمرها، سرامیکها وفلزات طبقه بندی کرد .
الف)پلیمرها: موسوم به رزین متداول ترین مواد زمینه هستند و معمولا به دو گروه کلی ترموست و ترموپلاستیک تقسیم می شوند. در گذشته ترموستها مواد اصلی زمینه کامپزیت ها بودند اگرچه امروزه کاربرد ترموپلاستیک ها رو به افزایش است ولی ترموست ها صلبیت خوبی دارند و در دماهای بالاتر کارآیی بهتری دارند از طرفی ذوب مجدد ترموست ها به دلیل شبکه ای شدن امکان پذیر نیست در حالی که ترموپلاستیک ها شبکه ای نمی شوند و جامداتی هستند که ذوب ،شکل دهی وسپس سرد می شوند.
رزین پلی استر: یکی از معروف ترین و ارزان ترین رزین هاست به طوری که گاهی واژه فایبرگلاس به کامپوزیت ساخته شده از رزین پلی استر با تقویت کننده شیشه به کار می رود.
کاربرد اصلی این رزین ها در بدنه کشتیها، کانالها، لوله ها، پانل سقف، واگنهای راه آهن و …. است.
از جمله معایب این رزین ها کارآیی کم در دمای بالا و مقاومت کم در برابر هوازدگی است.
رزین اپوکسی: متداول ترین زمینه برای چندسازه های پیشرفته است، چسبندگی عالی و محافظت در برابر خوردگی از ویژگیهای این رزین است بالاترین دمای کاربرد آن 350 تا400 درجه فارنهایت است از این رزین برای تولید لوله ها سیلندرها، مخازن و ظروف تحت فشار استفاده می شود.
رزین فنولی و کربنی: رزینهای ترموست فنولی کاربرد محدود ولی مهمی دارند به طوری که سالهاست در مصارفی نظیر کلیدهای برقی، جعبه تقسیم ها، قطعات قالب گیری شده خودرو، دستگیره و توپ بیلیارد استفاده می شود برخی دیگر از کاربردهای این رزین تقویت شده با الیاف بلند در دماغه راکت و درزگیری اگزوز و در بعضی پره ها و باله های راکتها است.
قیمت نازل های زمینه کربنی پنج برابر قیمت نازل های فنولی است و هم اکنون برای استفاده در جداره خارجی فضا پیما ها مورد توجه است این مواد دارای پایداری گرمایی در دمای بالا همچنین مقاومت در برابر شوک های گرمایی هستند.
زمینه های ترموپلاستیک: انتخاب آنها براساس قیمت، مقاومت در برابر عوامل محیطی، مقاومت در برابر خزش و …. تعیین می شود برخی از پلاستیکهای رایج تقویت شده عبارتند از: نایلون، پلی تترافلوئور واتیلن (PTFE) ،پلی وینیل کلرید (PVC) ،پلی استیرن و ....
که به علت کارآیی در دمای بالا به عنوان ترموپلاستیک های مهندسی نامیده می شوند.
ب) سرامیک ها: مواد جامدی هستند که نوعا پیوند یونی دارند هرچند بعضی از آنها مانند کاربید سیلسیوم پیوند کووالانسی دارند. پایداری شدید شیمیایی و گرمایی مشخصه اکسیدها، کاربیدها، نیتریدهاو.. است که اساس مواد سرامیکی را تشکیل می دهند مهمترین کاربرد آنها شامل جداره خارجی فضا پیماهاست. محدوده کاری آنها 2000 تا 4000 درجه فارنهایت و برای یک یا دو دقیقه 6000 درجه فارنهایت است .
ج) فلزات: مهمترین مواد زمینه فلزی آلومینیوم، منیزیم، مس و ... است اولین استفاده از کامپوزیت های زمینه فلزی در اجزای شاتل های فضایی بود. این مواد به عنوان رینگ، پیستون، پروانه توربین و غیره به کار رفته اند.
تقویت کننده های کامپوزیت ها: تقویت کننده ها را تقریبا می توان به سه دسته الیاف، ذرات و ویسکرها تقسیم کرده که هر یک کاربرد منحصر به فرد دارند.
الف) الیاف: موادی هستند که در مقایسه با سایر مواد یک محور بسیار بلند دارند و استحکام آنها در جهت طول نسبت به سایر جهات به مراتب بیشتر است.
الیاف شیشه: از قرنها پیش مورد استفاده قرار می گرفته اند در دوره رنسانس برای استحکام به اجسام ظریف و نازک رشته های شیشه ای به شکل متقاطع یا بافته متصل می شد.
شیشه یک ماده بی شکل است که استخوان بندی آن سیلیس و ترکیبات و خواص ویژه آن ناشی از وجود اجزای اکسیدیمختلف است چهار نوع شیشه که بیشتر در کامپوزیت ها مورد استفاده قرار می گیرند عبارتند از: شیشه E شیشه S شیشه C و کوارتز .
الیاف کربن _ گرافیت: تقاضا برای الیاف تقویت کننده با استحکام و مدول بالا منجربه توسعه الیاف کربن یا گرافیت شده است.
الیاف گرافیت الیافی کربنی هستند که تحت عملیات حرارتی بالاتر از 1650 درجه فارنهایت قرار گرفته اند. رسانایی نسبتا خوب الکتریسیته، سبکی، استحکام، مقاومت در برابر خزش و میرایی عالی از جمله مزایا آن است. ازجمله معایب آن نیز ترد بودن، مقاومت ضربه ای کم و گران بودن است. آلات موسیقی، صنایع هسته ای و بلندگو دست وپای مصنوعی از جمله کار برد های این تقویت کننده هاست.
الیاف آلی: متداول ترین آنها آرامیدها هستند و کولار یکی از متداول ترین آرامیدها است. شکنندگی آنها کمتر از شیشه یا کربن است نسوزند و در برابر اغلب حلالها مقاومند به طوری که در متداولترین حلالها به جز اسیدها و بازهای خیلی قوی بیش از 90% استحکام کششی خود را حفظ می کنند.
از کاربردهای آنها در زره پوش تانکها و نفربرها، تقویت کننده تایرها، جلیقه ضد گلوله است .
ب) تقویت کننده های ذره ای: اغلب از ذرات برای کاهش قیمت رزین های تقویت شده ترموست یا ترموپلاستیک استفاده می شود مانند: تالک، کربنات، کلسیم، خاک اره و پنبه نسوز برخی از این مواد هستند.
ج) تقویت کننده های ویسکر: تک بلورهایی که نسبت معیین طول به عرض آنها بیش از یک است طول آنها معمولا mm2 تا mm50 است استحکام آنها بسیار زیاد است در کاربدهایی از رزین مورد استفاده قرار می گیرند که نمی توان از الیاف استفاده کرد.
این مواد ظرفیت حرارتی زیادی دارند به همین علت در زمینه های فلزی و سرامیکی بیشتر مورد استفاده قرار می گیرند.قیمت بالا و لزوم جمع آوری مرتب کردن وتوزیع آنها به شکل مطلوب کاربرد آنها را محدود کرده است.
پوشش های نانوکامپوزیتی: یکی از نمونه های کاربرد عملی نانوتکنولوژی نشاندن لایه های نانوکامپوزیتی برروی مته های حفاری است. اخیرا شرکت ابزار سازی وگا نوع جدیدی از پوشش نانوکامپوزیتی موسوم به پوشش TH ارائه کرده است که استفاده از آن در ابزارهای حفاری موجب افزایش طول عمر وهمچنین بهبود کیفیت کار این ادوات می شود.
راندمان ابزارهای حفاری با استفاده از این ابزارها دو برابر مته های معمولی است. تولید حرارت کمتر در هنگام استفاده از مته هایی که با پوشش جدید بهبود یافته اند موجب می شود که بتوان از این مته ها در سوراخکاری خشک استفاده نمود.
اطلاعات بیشتر راجع به این محصول جدید را می توانید از آدرس زیر دریافت نمایید:
http://www.vega-tool.com (http://www.vega-tool.com/)

mahdi.adelinasab

2007/5/21, 09:23 AM

مواد و توسعهٔ آنها از پایه‌های تمدن به شمار می‌روند. به طوری که دوره‌های تاریخی را با مواد نامگذاری کرده‌اند: عصر سنگ، عصر برنز، عصر آهن، عصر فولاد، عصر سیلیکون و عصر کربن. ما اکنون در عصر کربن به سر می‌بریم. عصر جدید با شناخت یک مادهٔ جدید به وجود نمی‌آید، بلکه با بهینه کردن و ترکیب چند ماده می‌توان پا در عصر نوین گذاشت. دنیای نانومواد، فرصتی استثنایی برای انقلاب در مواد کامپوزیتی است.
کامپوزیت ترکیبی است از چند مادهٔ متمایز، به طوری که اجزای آن به‌آسانی قابل تشخیص از یکدیگر باشند. یکی از کامپوزیت‌های آشنا بتُن است که از دو جزء سیمان و ماسه ساخته می‌شود.
برای تغییر دادن و بهینه کردن خواص فیزیکی و شیمیایی مواد، آنها را کامپوز یا ترکیب می‌کنیم. به طور مثال، پُلی اتیلن{۱} که در ساخت چمن‌های مصنوعی از آن استفاده می‌شود، رنگ‌پذیر نیست و بنابراین، رنگ این چمن‌ها اغلب مات به نظر می‌رسد. برای رفع این عیب، به این پلیمر وینیل استات می‌افزایند تا خواص پلاستیکی، انعطافی‌ و رنگ‌پذیری آن اصلاح شوند. در واقع، هدف از ایجاد کامپوزیت، به دست آوردن ماده‌ای ترکیبی با خواص دلخواه است.
نانوکامپوزیت، همان کامپوزیت در مقیاس نانومتر (۹-۱۰) است. نانوکامپوزیت‌ها در دو فاز تشکیل می‌شوند. در فاز اول ساختاری بلوری در ابعاد نانو ساخته می‌شود که زمینه یا ماتریس کامپوزیت به شمار می‌رود. این زمینه ممکن است از جنس پلیمر، فلز یا سرامیک باشد. در فاز دوم ذراتی در مقیاس نانو به عنوان تقویت‌کننده{۲} برای استحکام، مقاومت، هدایت الکتریکی و... به فاز اول یا ماتریس افزوده می‌شود.
بسته به اینکه زمینهٔ نانوکامپوزیت از چه ماده‌ای تشکیل شده باشد، آن را به سه دستهٔ پُلیمری، فلزی و سرامیکی تقسیم می‌کنند. کامپوزیت‌های پلیمری به علت خواصی مانند استحکام، سفتی و پایداری حرارتی و ابعادی، چندین سال است که در ساخت هواپیماها به کار می‌روند. با رشد نانوتکنولوژی، کامپوزیت‌های پلیمری بیش از پیش به کار گرفته خواهند شد.
تقویت پلیمرها با استفاده از مواد آلی یا معدنی بسیار مرسوم است. از نظر ساختاری، ذرات و الیاف معمولاً باعث ایجاد استحکام ذاتی می‌شوند و ماتریس پلیمری می‌تواند با چسبیدن به مواد معدنی، نیروهای اعمال‌شده به کامپوزیت را به نحو یکنواختی به پُرکن یا تقویت‌کننده منتقل کند. در این حالت، خصوصیاتی چون سختی، شفافیت و تخلخلِ مادهٔ درون کامپوزیت تغییر می‌کند. ماتریس پلیمری همچنین می‌تواند سطحِ پُرکن را از آسیب دور نماید و ذرات را طوری جدا از هم نگه دارد که رشد تَرَک به تأخیر افتد. گذشته از تمام این خصوصیات فیزیکی، اجزای مواد نانوکامپوزیتی می‌توانند بر اثر تعامل بین سطح ماتریس و ذرات پُرکن، ترکیبی از خواصّ هر دو جزء را داشته باشند و بهتر عمل کنند.
کامپوزیت‌هایی که بستر فلزی دارند، کم‌وزن و سبک‌اند و به علت استحکام و سختیِ بالا، کاربردهای وسیعی در صنایع خودرو و هوا ـ فضا پیدا کرده‌اند. اما این کاربردها به لحاظ ضعف در قابلیت کشیده شدن در چنین کامپوزیت‌هایی، محدود شده‌اند. تبدیل کامپوزیت به نانوکامپوزیت سبب افزایش بازده استحکامی و رفع ضعفِ بالا می‌شود.
● نانوکامپوزیت ‌های نانوذره‌ای
در این کامپوزیت‌ها از نانوذراتی همچون (خاک رس، فلزات، و...) به عنوان تقویت‌کننده استفاده می‌شود. برای مثال، در نانوکامپوزیت‌های پلیمری، از مقادیر کمّیِ (کمتر از ۱۰درصدِ وزنی) ذرات نانومتری استفاده می‌شود. این ذرات علاوه بر افزایش استحکام پلیمرها، وزن آنها را نیز کاهش می‌دهند. مهمترین کامپوزیت‌های نانوذره‌ای، سبک‌ترین آنها هستند.
● نانوکامپوزیت‌های نانو‌لوله‌ای
نانولوله‌های کربنی در دو گروه طبقه‌بندی می‌شوند: نانولوله‌های تک‌دیواره و نانولوله‌های چنددیواره. در این نوع از کامپوزیت‌ها، این دو گروه از نانولوله‌ها در بستری کامپوزیتی توزیع می‌شوند. در صورتی که قیمت نانوله‌ها پایین بیاید و موانع اختلاط آنها رفع شود، کامپوزیت‌های نانولوله‌ای موجب رسانایی و استحکام فوق‌العاده‌ای در پلیمرها می‌شوند و کاربردهای حیرت‌انگیزی همچون آسانسور فضایی برای آن قابل تصور است.
تحقیقات در زمینهٔ توزیع نانولوله‌های کربنی در پلیمرها بسیار جدید هستند. علاقه به نانولوله‌های تک‌دیواره‌ و تلاش برای جایگزین کردن آنها در صنعت، به علت خصوصیات عالیِ مکانیکی و رسانایی الکتریکی آنها است. (رسانندگی الکتریکی این نانولوله¬ها در حد فلزات است.)
اما در دسترس بودن و تجاری بودن نانولوله‌های چنددیواره، باعث شده است که پیشرفت‌ بیشتری در این زمینه صورت بگیرد. تا حدی که اکنون می‌توان از محصولاتی نام برد که در آستانهٔ تجاری شدنِ تولید هستند. برای نمونه، نانولوله‌های کربنیِ چنددیواره در پودرهای رنگ به کار رفته‌اند.
استفاده از این نانولوله‌ها باعث می‌شود که رسانایی الکتریکی در مقدار کمی از فاز تقویت‌کننده به دست آید. از نظر نظامی نیز فراهم کردن هدایت الکتریکی فرصت‌های انقلابی به وجود خواهد آورد. به عنوان مثال، از پوسته‌های الکتریکی ـ مغناطیسی گرفته تا کامپوزیت‌های رسانای گرما و لباس‌های سربازان آینده‌!

mahdi.adelinasab

2007/5/21, 09:27 AM

نانوخاک رُس ـ پلیمر یک مثال موردی از محصولات نانوتکنولوژی است. در این نوع ماده، از خاک رُس {۳} به عنوان پُرکننده برای بهبود خواص پلیمرها استفاده می‌شود. خاک رُس‌های نوع اسمکتیت {۴}، ساختار لایه‌لایه دارند و هر لایه تقریباً یک نانومتر ضخامت دارد. صدها یا هزاران عدد از این لایه‌ها به وسیلهٔ یک نیروی واندروالسیِ ضعیف روی هم انباشته می‌شوند تا یک جزء رُسی را تشکیل دهند. با یک پیکربندی مناسب، این امکان وجود دارد که رُس‌ها را به اَشکال و ساختارهای گوناگون، درون یک پلیمر به شکل سازمان‌یافته قرار دهیم.
معلوم شده است که بسیاری از خواص مهندسی، هنگامی که در ترکیب ما از میزان کمی ــ معمولا ً چیزی کمتر از ۵ درصد وزنی ــ پُرکننده استفاده شود، بهبود قابل توجهی می‌یابد.
امتیاز دیگر نانوکامپوزیت‌های خاک رُس ـ پلیمر این است که تأثیر قابل توجهی بر خواص اُپتیکی (نوری) پلیمر ندارند. ضخامت یک لایهٔ رُس منفرد، بسیار کمتر از طول موج نور مرئی است. بنابراین، نانوکامپوزیتی که خوب ورقه شده باشد، از نظر اُپتیکی شفاف است.
از طرفی، با توجه به اینکه امروزه حجم وسیعی از کالاهای مصرفی جامعه را پلیمرهایی تشکیل می‌دهند که به‌راحتی می‌سوزند یا گاهی در مقابل شعله فاجعه می‌آفرینند، لزوم تحقیق در خصوص مواد دیرسوز احساس می‌شود. نتایج تحقیقات حاکی از آن است که میزان آتش‌گیری در این نانوکامپوزیت‌های پلیمری حدود ۷۰ درصد نسبت به پلیمر خالص کمتر است. در عین حال، اغلب خواص کاربردی پلیمر نیز تقویت می‌شوند.
اولین کاربرد تجاری نانوکامپوزیت‌های خاک رُس ـ نایلون ۶، به عنوان روکش نوار زمان‌سنج برای ماشین‌های تویوتا، در سال ۱۹۹۱ بود. در حال حاضر نیز از این نانوکامپوزیت در صنعت لاستیک استفاده می‌شود. با افزودن ذرات نانومتریِ خاک رُس به لاستیک، خواص آن به طور قابل ملاحظه‌ای بهبود پیدا می‌کند که از جمله می‌توان در آنها به موارد زیر اشاره کرد:
۱) افزایش مقاومت لاستیک در برابر سایش
۲) افزایش استحکام مکانیکی
۳) افزایش مقاومت گرمایی
۴) کاهش قابلیت اشتعال
۵) کاهش وزن لاستیک

● نانوکامپوزیت الماس ـ نانولوله
محققان توانسته‌اند سخت‌ترین مادهٔ شناخته‌شده در جهان (الماس) را با نانولوله‌های کربنی ترکیب کنند و کامپوزیتی با خصوصیات جدید به دست آورند. اگرچه الماس سختیِ زیادی دارد، ولی به طور عادی هادی جریان الکتریسیته نیست. از طرفی، نانولوله‌های کربن به شکلی باورنکردنی سخت و نیز رسانای جریان الکتریسیته‌اند. با یکپارچه کردن این دو فُرمِ کربن با یکدیگر در مقیاس نانومتر، کامپوزیتی با خصوصیات ویژه به دست خواهد آمد.
این کامپوزیت می‌تواند در نمایشگرهای مسطح کاربرد داشته باشد. الماس می‌تواند نانولوله‌های کربنی را در مقابلِ ازهم‌گسیختگی حفظ کند. در حالی که به طور طبیعی، وقتی نمایشگر را فقط از نانولوله‌های کربنی بسازند، ممکن است از هم گسیخته شوند.
این کامپوزیت همچنین در ردیابی‌های زیستی کاربرد دارد. نانولوله‌ها به مولکول‌های زیستی می‌چسبند و به عنوان حسگر عمل می‌کنند. الماس نیز به عنوان یک الکترود فوق‌العاده حساس رفتار می‌کند.
تنها چیزی که در این تحقیقات واضح نیست این است که الماس و نانولوله‌های کربنی چگونه محکم به هم می‌چسبند؟

● جدیدترین خودرو نانوکامپوزیتی
این خودرو توسط شرکت جنرال‌موتورز طراحی شده و به علت استفاده از مواد نانوکامپوزیتی در قسمت‌های مختلف آن، حدود ۸ درصد سبک‌تر از نمونه‌های مشابه قبلی است و علاوه بر سبک بودن، در برابر تغییرات دمایی هم مقاومت می‌کند.

● توپ تنیس نانوکامپوزیتی
شرکت ورزشی ویلسون، یک توپ تنیس دولایه به بازار عرضه کرده که عمر مفید آن حدود چهار هفته است ــ در حالی که توپ‌های معمولی عمر مفیدشان در حدود دو هفته است ــ ولی از نظر خاصیت ارتجاعی و وزن تفاوتی بین این دو مشاهده نمی‌شود. علت مهم و اصلی دوام توپ‌های نانوکامپوزیتی، وجود یک لایهٔ پوشش نانوکامپوزیتی به ضخامت ۲۰ میکرون به عنوان پوستهٔ داخلی است که باعث می‌شود هوای محبوس در داخل توپ ضمن ضربه خوردن خارج نگردد، درحالی‌که توپ‌های معمولی از جنس لاستیک و در برابر هوا نفوذپذیرند.

● الیاف نانو، تحولی در صنعت نساجی
امروزه ساخت کامپوزیت‌های تقویت‌شده به وسیلهٔ نانوالیاف پیشرفت چشمگیری کرده است. لیفچه‌های کربنیِ جامد و توخالی با چند میکرون طول و دو تا بیش از صد نانومتر قطر خارجی خلق شده‌اند که مصارفی در مواد کامپوزیت و روکش دارند.
یکی از دانشجویان کارشناسی ارشد دانشکدهٔ مهندسی نساجی دانشگاه امیرکبیر، دستگاه تولید نانوالیاف از محلول پلیمری را طراحی کرده و ساخته است. این دستگاه در *****اسیون مایعات، گازها و مولکول‌ها، امور پزشکی مانند مواد آزادکنندهٔ دارو در بدن، پوشش زخم، ترمیم پوست، نانوکامپوزیت‌ها ، نانوحسگرها، لباس‌های محافظ نظامی و... کاربرد دارد.
مهمترین تأثیر نانوکامپوزیت‌ها در آینده کاهش وزن محصولات خواهد بود. ابتدا کامپوزیت‌های سبک‌وزن و بعد تجهیزات الکترونیکی کوچکتر و سبکتر در ماهواره‌های فضایی.
سازمان فضایی آمریکا (ناسا) در حمایت از فناوری نانو بسیار فعال است. بزرگترین تأثیر فناوری نانو در فضاپیماها، هواپیماهای تجاری و حتی فناوری موشک، کاهش وزن مواد ساختمانیِ سازه‌های بزرگ درونی و بیرونی، جدارهٔ سیستم‌های درونی، اجزای موتور راکت‌ها یا صفحات خورشیدی خواهد بود.
نظامی نیز کامپوزیت‌ها موجب ارتقا در نحوهٔ حفاظت از قطعات الکترونیکی حساس در برابر تشعشع و خصوصیات دیگر همچون ناپیدایی در رادار می‌شوند.
کامپوزیت‌های نانوذرهٔ سیلیکاتی به بازار خودروها وارد شده‌اند. در سال ۲۰۰۱ هم جنرال موتورز و هم تویوتا شروع به تولید محصول با این مواد را اعلام کردند. فایدهٔ آنها افزایش استحکام و کاهش وزن است که مورد آخر صرفه‌جویی در سوخت را به همراه دارد.
علاوه بر این، نانوکامپوزیت‌ها به محصولاتی همچون بسته‌بندی غذاها راه یافته‌اند تا سدی بزرگتر در برابر نفوذ گازها باشند (مثلاً با حفظ نیتروژن درونِ بسته یا مقابله با اکسیژن بیرونی).
همچنین خواصّ تعویق آتش‌گیریِ کامپوزیت‌های سیلیکات نانوذره‌ای، می‌تواند در رختِ خواب‌، پرده‌ها و غیره کاربردهای بسیاری پیدا کند.

mahdi.adelinasab

2007/5/21, 10:14 AM

to compose یعنی ترکیب کردن و بنابراین کامپوزیت (composite) یعنی مرکب. مرکب هم که می‌دانیم، یعنی چیزی که از ترکیب چند چیز مختلف به دست آمده است. موادّ کامپوزیتی به موادی گفته می‌شوند که از ترکیب چند نوع ماده به وجود آمده‌اند. وقتی می‌گوییم از ترکیب چند ماده، منظور این است که هرکدام از این موادّ ترکیب‌شده، قابلیت استفاده به صورت یک مادهٔ مستقل را دارند.
اولین کامپوزیت کِی ساخته شد؟
کسی نمی‌داند اولین کامپوزیت کِی ساخته شد. شاید اولین کامپوزیتی که بشر با آن سروکار پیدا کرد، کاه‌گِل باشد. قدیم‌ها برای ساختن خانه از گل استفاده می‌کردند، اما چون گل بعد از خشک شدن ترک می‌خورد (وقتی آبِ گل تبخیر می‌شود، حجم آن کاهش پیدا می‌کند و چون گل خشک نمی‌تواند خودش را جمع کند ترک می‌خورد)، مقداری کاه به آن افزودند تا حفره‌ها را پُر کند و مانع از ترک خوردن گل شود. شاید هم اولین کامپوزیت را مصری‌ها ساخته باشند که در قایق‌هایشان به چوب بدنه مقداری پارچه می‌آمیختند تا در اثر خیس شدن چوب باد نکند. اما در هر حال، می‌شود گفت که مواد کامپوزیتی در سال‌های اخیر است، که به عنوان یک مادهٔ مهندسی پذیرفته شده‌اند.
● چرا از کامپوزیت‌ها استفاده می‌کنیم؟
قبل از این گفتیم که گل به‌تنهایی و پس از خشک شدن ترک می‌خورد. کاه با خواص ارتجاعی خود این نقص گل را برطرف می‌کند، بنابراین، مقداری از آن را به گل می‌افزایند. اصلاً علت استفاده از کامپوزیت همین خواص است. یعنی ما برای اینکه خواص بدِ یک ماده را برطرف کنیم، مادهٔ دیگری را که مکمل خواص مادهٔ اولیه است به آن می‌افزاییم.
● ترکیب کردن یعنی چه؟
انواع ترکیب‌ها عبارتند از: شیمیایی، مکانیکی، و فیزیکی.
وقتی دو ماده با هم ترکیب شیمیایی می‌دهند که بین آن دو یک پیوند شیمیایی مثل کووالانسی، یونی، واندروالسی و... برقرار شده باشد. به موادی که این‌گونه با هم ترکیب می‌شوند محلول می‌گویند. بارزترین و ملموس‌ترین مثال برای محلول‌ها آلیاژها هستند.
اما وقتی دو ماده با اعمال نیرو کنار هم قرار می‌گیرند، به صورت مکانیکی با هم ترکیب شده‌اند و واضح است با برداشتن این نیرو، این ترکیب از بین می‌رود.
اما ترکیب در کامپوزیت‌ها جزء هیچ‌کدام از این دو حالت نیست، بلکه ترکیبی از نوع فیزیکی است. مثال مناسب برای این نوع ترکیب، ساندویچ است. وقتی یک یا چند ماده با مادهٔ دیگری محاصره شود، به طوری که نتواند از محاصرهٔ آن فرار کند، یک ترکیب فیزیکی به وجود می‌آید. برای درک بهتر این نوع ترکیب، کسی را تصور کنید که در یک باتلاق گیر افتاده است.
● اجزای یک کامپوزیت
گفتیم که کامپوزیت عبارت است از ترکیب فیزیکی دو ماده با خواص متفاوت. بنابراین، کامپوزیت‌ها از دو قسمت تشکیل شده‌اند: قسمت زمینه (مادهٔ اول که در یک سری از خواص نقص دارد) و قسمت تقویت‌کننده (مادهٔ دومی که به مادهٔ اول اضافه می‌شود تا دسته‌ای از خواص آن را بهبود بخشد).
● زمینه چیست؟
زمینهٔ یک مادهٔ مرکب، ماده‌ای است پیوسته که مادهٔ دوم را در برگرفته است. این ماده در کاه‌گِل، گِل و در مثال باتلاق و آدم، محیط باتلاق است که پیوسته است و آدم را در برگرفته است. دومین ملاک برای تعیین زمینه این است که مقدار ماده‌ای که به عنوان زمینه استفاده می‌شود بیشتر از قسمت تقویت‌کننده است.
● وظیفهٔ زمینه چیست؟
اولین وظیفهٔ زمینه احاطهٔ مادهٔ‌ تقویت‌کننده است، به طوری که نگذارد مادهٔ تقویت‌کننده پراکنده شود؛ وظیفهٔ دوم، محافظت از مادهٔ تقویت‌کننده در برابر عوامل شیمیایی است؛ و وظیفهٔ سوم این است که چون مواد زمینه را نرم انتخاب می‌کنند، وقتی نیرو به مادهٔ مرکب (کامپوزیت) وارد می‌شود، توسط زمینه به مادهٔ تقویت‌کننده انتقال داده شود تا مادهٔ تقویت‌کننده نیرو را تحمل کند.
● تقویت‌کننده چیست؟
تقویت‌کننده‌ها موادی هستند که به صورت تکه‌تکه، در یک زمینهٔ پیوسته وارد می‌شوند تا خواص مادهٔ زمینه را بهتر کنند.
● تقویت‌کننده‌ها چه شکلی هستند؟
تقویت‌کننده‌ها می‌توانند به صورت یک صفحه، یک رشته ( نخ)، یا یک ذره (پودر) وارد حجم زمینه شوند و خواص آن را بهبود بخشند.
● کامپوزیت‌ها چه کاربردهایی دارند؟
امروزه می‌توانیم ترکیبات کامپوزیتی را در زندگی روزانه و در اطراف خود ببینیم. چند مثال از این وسایل که در آنها ترکیبات کامپوزیتی به کار رفته است، اینها هستند: بدنهٔ هلی‌کوپتر، زه راکت تنیس، بدنهٔ هواپیما، کاه‌گِل، توپ‌های ورزشی و...

باشگاه دانش‌آموزی نانو

M.Deylamian

2007/5/21, 02:35 PM

to compose
● زمینه چیست؟
.
● تقویت‌کننده چیست؟
تقویت‌کننده‌ها موادی هستند که به صورت تکه‌تکه، در یک زمینهٔ پیوسته وارد می‌شوند تا خواص مادهٔ زمینه را بهتر کنند.
● تقویت‌کننده‌ها چه شکلی هستند؟
تقویت‌کننده‌ها می‌توانند به صورت یک صفحه، یک رشته ( نخ)، یا یک ذره (پودر) وارد حجم زمینه شوند و خواص آن را بهبود بخشند.

یکی از مهمترین زمینه های کاربرد منسوجات فنی مواد تقویت کننده کامپوزیت هاست.به عنوان مثال لایه ی خارجی لباس اتش نشانی که لازم است در برابر گرما مقاوم باشد به منظور بازتاب حرارت با لایه های المینیومی پوشش داده می شود و در عوض در لایه های داخلی لباس از منسوجات عایق حرارتی استفاده می شود.

برای کسب اطلاعات بیشتردرباره منسوجات فنی به technical textile مراجعه کنید.

farahani-m

2007/5/31, 12:16 PM

یه مدتی شب و روز خواب نانو و نانو کامپوزیت و پلیمر میدیدم!
این قدر برای جمع کردن مطلب این در و اون در زدم تا تونستم یک تحقیق 120 صفحه ای از فناوری نانو و پلیمر تحویل بدم.
بعد ازاینکه تحقیقم رو ارایه دادم تازه فهمیدم که این موضوع برام خیلی جالبه, شاید از همین جا زندگی من با نانو و مشتقاتش گره بخوره!
میخوام بگم خیلی وقتها اجبار بهترین محرک شاید بعدش هم بهترین مشوق!
(البته الان در این راستا هیچ اقدامی انجام ندادم فعلا فقط علاقه مند شدم:d)

9395986

2007/9/06, 09:40 PM

روش های مختلفی جهت تولید قطعات کامپوزیتی پایه پلیمری وجود دارد که به طور کلی به سه دسته تقسیم می شوند :

1- روش های تولید ساده لایه چینی دستی و پاششی که شامل روش های تولید با قالب باز هستند . تیراژ دراین نوع تولید ، محدود یک الی سه قطعه در روز است و کیفیت محصول به اپراتور بستگی دارد .

2- روش های تولید خاص پالتروژن ، پیچش الیاف و لایه نشانی پیوسته که جهت تولید قطعات خاص مانند لوله ، پروفیل ، ورق و غیره مورد استفاده قرار می گیرند .

3- روش تولید قطعات صنعتی SMC ، BMC ، RTM ، GMT ، LFT و ... که روش های LFT و GMT مربوط به گرما نرم ها و روش های RTM ، BMC و SMC مربوط به گرما سخت ها هستند .

بازار تولید قطعات صنعتی در اروپا در سال 1999 معادل 352 هزارتن بوده که سهم هریک از این روش ها به صورت زیر است :

SMC : 190 هزارتن معادل 54 درصد
BMC : 90 هزارتن معادل 6/25 درصد
LFT و GMT : 42 هزارتن معادل 9/11 درصد
RTM : 30 هزارتن معادل 5/8 درصد

1- روش تولید SMC

Sheet Moulding Compoundیا SMC ترکیبی از خانواده گرما سخت های تقویت شده با الیاف شیشه بین 60- 20 درصد است که معمولا ً از پنج ماده اصلی زیر تشکیل شده است :

- رزین پلی استر غیر اشباع ویژه SMC که دارای یک پیک گرمازا بین 290-220 درجه سانتی گراد است .

- افزودنی LS , LP

- الیاف شیشه معمولا ً از نوع رووینگ

- پر کننده کربنات کلسیم ، کائولن و هیدروکسید آلومینیوم

فرآیند تولید قطعه SMC شامل سه مرحله است :

تهیه ورق یا لایه SMC ، تولید قطعه قالب گیری و عملیات تکمیلی . تهیه ورق SMC به این شکل است که ابتدا مواد اولیه مطابق فرمولاسیون درون مخلوط کن و با دور بالا مخلوط می شوند . پس از آن که خمیر حاصله به گرانروی مناسب رسید ، غلیظ کننده Thickener به آن اضافه می شود . خمیر حاصل به وسیله پمپ ، به دستگاه تولید ورق SMC منتقل و بر روی دو لایه فیلم پلی اتیلنی ، به عنوان فیلم حامل Carrier ، ریخته می شود . میزان خمیر به وسیله دو تیغه قابل تنظیم است . سپس الیاف شیشه به طول 25 میلی متر 50-12 میلی متر بریده شده و به صورت منظم بر روی خمیر ریخته می شود . لایه حاصل همراه با فیلم دیگر که فقط شامل خمیر است و فاقد الیاف است تشکیل یک لایه را می دهند . پس از عبور از یک سری غلتک ، الیاف به صورت کامل با خمیر آغشته می شود ، سپس ورق بسته بندی می شود . پس از حدود سه الی پنج روز محصول آماده عملیات قالب گیری است . لایه های SMC برش خورده ، درون قالب گرم فولادی قرار می گیرند و پرس طی دو مرحله بسته شده و دو مرحله فشار اعمال می شود . در نهایت ضمن عملیات پخت قطعه درون قالب محصول تولید می شود .

تجهیزات مورد نیاز عبارتند از : پرس هیدرولیک با قابلیت Close speed دردو مرحله مرحله اول mm/s 250-100 و مرحله دوم mm/s 20-5/2 و قابلیت اعمال فشار در دو مرحله و قالب از جنس فولاد با قابلیت گرم شدن به وسیله الکتریسیته یا روغن .

مزایای این روش ، تولید در حجم زیاد ، امکان ساخت قطعات ساده و پیچیده ، تولید قطعه با کیفیت سطحی A ، هزینه بسیار کم نیروی انسانی به ازای واحد محصول ، قیمت پایین محصول تمام شده و مشخصات مکانیکی یکنواخت با تلرانس 6 درصد بوده و معایب آن ، نیاز به سرمایه گذاری زیاد ، عملیات پیچیده تر بازیافت نسبت به گرمانرم ها است . روش SMC به طور گسترده ای در صنایع الکتریکی به کار می رود . میزان مصرف اروپا در سال 1999 معادل 82 هزار تن تابلوهای برق ، قطعات الکتریکی ، محفظه چراغ بزرگراه و اتوبان بوده است . علت استفاده از SMC در صنایع الکتریکی ، نارسانایی الکتریکی ، پایداری در حرارت بالا ، عدم نیاز به رنگ آمیزی ، مقاومت در برابر شرایط آب و هوایی ، مقاومت مکانیکی زیاد ، مقاومت شیمیایی ، پایداری ابعادی ، قابلیت بازیافت و آزادی عمل در طراحی است .

9395986

2007/9/06, 09:43 PM

این روش در صنعت حمل و نقل نیز کاربردهای فراوانی دارد . میزان مصرف آن در اروپا در سال 1999 معادل 67 هزار تن شامل بدنه خودرو ، قطعات با استحکام زیاد ، بدنه قطارهای سریع السیر ، قطعات کامیون و اتوبوس بوده است . علت استفاده از SMC در صنایع حمل و نقل وزن کم محصول ، پایداری ابعادی ، آزادی عمل در طراحی ، توانایی تولید قطعه با کیفیت سطحی A ، هزینه کم سرمایه گذاری نسبت به تولید قطعه فلزی ، سرعت عمل در مونتاژ ، مقاومت در برابر شرایط آب و هوایی و تولید قطعه با ضخامت های متغیر است .

روش SMC در صنعت ساختمان نیز به کار گرفته شده است . به طوری که میزان مصرف آن در اروپا در سال 1999 معادل 41 هزارتن شامل ساخت پانل های ساختمانی ، حمام آماده ، صندلی ، میز و سایر موارد بوده است .

2- روش تولید BMC

Bulk Moulding Compound یا BMC ترکیبی از خانواده گرما سخت های تقویت شده با الیاف شیشه است که طول الیاف در آن 6 میلی متر 12-4 میلی متر و میزان الیاف در خمیر بین ده تا حداکثر بیست درصد است . فرآیند تولید قطعه BMC شامل سه مرحله است . تهیه خمیر BMC ، تولید قطعه قالب گیری و عملیات تکمیلی . تهیه خمیر BMC بدین شکل است که ابتدا مواد اولیه مطابق فرمولاسیون درون مخلوط کن با دور بالا مخلوط و پس از این که خمیر به دست آمده به گرانروی مناسب رسید به مخلوط کن دیگری از نوع دو باز و با تیغه Z پمپ می شود . سپس به آن غلیظ کننده Thickener و الیاف شیشه به طول 6-4 میلی متر اضافه و مخلوط می شوند . خمیر حاصل درون فیلم پلی اتیلنی بسته بندی می شود و پس از حدود سه الی پنج روز ، محصول آماده عملیات قالب گیری است . تکه های BMC آماده درون قالب گرم فولادی قرار می گیرند و پرس طی دو مرحله بسته و دو مرحله فشار اعمال می شود . در نهایت ضمن عملیات پخت درون قالب ، قطعه تولید می شود .

تجهیزات مورد نیاز عبارتند از : پرس هیدرولیک با قابلیت Close speed در دو مرحله مرحله اول mm/s 250-100 و مرحله دوم mm/s 20-5/2 و قابلیت اعمال فشار در دو مرحله و قالب از جنس فولاد با قابلیت گرم شدن بوسیله الکتریسیته یا روغن .

مزایای این روش عبارتند از : تولید در حجم زیاد ، امکان ساخت قطعات ساده و پیچیده ، تولید قطعه با کیفیت سطحی A ، هزینه بسیار کم نیروی انسانی به ازای واحد محصول و بهای کم محصول تمام شده و معایب آن شامل نیاز به سرمایه گذاری زیاد در عملیات پیچیده بازیافت نسبت به گرمانرم ها است .

3- روش تولید GMT

Glass Mat reinforced Thermoplastic یا GMT ترکیبی از خانواده گرمانرم های معمولا ً پلی پروپیلن تقویت شده با الیاف شیشه اند که در آن الیاف شیشه به صورت مت یا تک جهته استفاده می شود . فرآیند تولید قطعه GMT شامل چهار مرحله است : تهیه الیاف مت مخصوص GMT ، تهیه ورق GMT ، تولید قطعه قالب گیری و عملیات تکمیلی . در این روش یک blank GMT گرمانرم PP درون کوره قرار داده شده و جهت آماده سازی عملیات قالب گیری گرم می شود . سپس با قرار دادن آن درون قالب و بسته شدن پرس طی دو مرحله و اعمال فشار در یک مرحله ، قطعه تولید می شود .

تجهیزات مورد نیاز عبارتند از : پرس هیدرولیک با قابلیت Close speed در دو مرحله مرحله اول mm/s 500-200 ، مرحله دوم mm/s 20-10 و قابلیت اعمال فشار دریک مرحله ، قالب از جنس فولاد یا آلومینیوم با قابلیت تثبیت درجه حرارت و کوره از نوع هوای گرم یا مادون قرمز .

مزایای روش GMT عبارتند از : تولید در حجم زیاد ، امکان ساخت قطعات ساده و پیچیده ، هزینه بسیار کم نیروی انسانی به ازای محصول ، قابلیت بازیافت ، تنوع در محصولات ، قیمت متوسط محصول و امکان استفاده از ربات جهت اتوماسیون کامل تولید و معایب آن شامل نیاز به سرمایه گذاری زیاد ، عدم توانایی تولید محصول با کیفیت سطحی A و قابلیت اشتعال است .

4- روش تولید LFT

روش های مختلفی وجود دارد که اساس همگی آنها ترکیب زمینه پلی پروپیلن یا انواع دیگر گرمانرم ها با الیاف شیشه بلند درون اکسترو در طی دو مرحله و سپس آماده سازی آن و قرار دادن ورق آماده درون پرس ، بسته شدن پرس طی دو مرحله و اعمال فشار در یک مرحله است .

تجهیزات مورد نیاز عبارتند از : اکسترودر ، پرس هیدرولیک و قالب از جنس فولاد یا آلومینیوم با قابلیت تثبیت درجه حرارت .

مزایای روش LFT عبارتند از : تولید در حجم زیاد ، امکان ساخت قطعات ساده و پیچیده ، هزینه بسیار کم نیروی انسانی به ازای محصول ، قابلیت بازیافت ، تنوع در محصولات ، قیمت کم محصول ، امکان استفاده از ربات جهت اتوماسیون کامل تولید و معایب آن شامل نیاز به سرمایه گذاری زیاد ، عدم توانایی تولید محصول با کیفیت سطحی A و قابلیت اشتعال است .

5- روش تولید RTM

تزریق رزین به داخل یک قالب بسته معمولا ً قالب کامپوزیتی که الیاف شیشه ویژه این روش قبلا ً درون آن قرار گرفته است .

تجهیزات مورد نیاز این روش عبارتند از : قالب بسته معمولا ً از جنس کامپوزیت ، دستگاه تزریق رزین ، دستگاه خلأ ، بالابر و لوازم مناسب برش و یا شکل دهی الیاف .

از مزایای روش RTM می توان به ساخت قطعات با ابعاد بزرگ ، نیاز به سرمایه گذاری اولیه کم قالب و تجهیزات ، قابلیت تولید قطعه با کیفیت سطحی A و مشخصات مکانیکی مناسب و از معایب آن به عدم قابلیت تولید قطعات پیچیده ، قیمت تمام شده متوسط جهت محصول ، عملیات پیچیده تر بازیافت نسبت به گرمانرم ها اشاره کرد .

aras66

2008/5/03, 10:32 PM

niyaz be matalebi dar morede WPC daram mamnon
sadegh.mahbibi@yahoo.com

morteza65

2008/7/10, 06:07 PM

essyh2003

2008/7/10, 06:39 PM

salam.donbale khavase mekanikie mavadam vali peida nemikonamesh.makhsusan modulhaye elastic va young kampositha .lotfan age mitunid komak knid .mortezamoradi64@yahoo.com
http://depositfiles.com/files/4467325 (http://depositfiles.com/files/4467325)
دانلود هندبوک انتخاب مواد ;)

در مورد محاسبات و خستگی و ... هم بنویسید

xraz

2009/11/20, 07:32 AM

darya67

2012/1/03, 11:34 AM

سلام خسته نباشید:
به یک مقاله در مورد
روشهای تولید نانو کامپوزیت های پلیمری نیاز دارم یک تحقیقی باید تحویل بدم میشه منو راهنمایی کنید.

ghmffab

2012/1/27, 04:25 PM

باسلام
لطفا اگر کتاب جامعی در مورد نانوکامپوزیت های پلیمری میشناسید معرفی کنیدیا در صورت امکان برام ارسال کنید. ممنون
ghmffab@gmail.com

mary90

2012/3/30, 11:16 AM

کتاب عالی وفوق العاده ی دکتر بهشتی هست امیدوارم براتون جالب ومفید باشه
دانلود (http://www.ariabook.ir/1390/03/%D8%AF%D8%A7%D9%86%D9%84%D9%88%D8%AF-%DA%A9%D8%AA%D8%A7%D8%A8-%D9%BE%D9%84%D8%A7%D8%B3%D8%AA%DB%8C%DA%A9-%D9%87%D8%A7%DB%8C-%D8%AA%D9%82%D9%88%DB%8C%D8%AA-%D8%B4%D8%AF%D9%87/)

جینگیلبرت

2012/4/03, 04:11 PM

فناوری جدید کامپوزیتها در حال جایگزین شدن با فولاد و آلومنیوم است
کنسرسیومی از گروههای تحقیقاتی آلمانی موفق شده اند از کامپوزیتهائی از پلی اورتان و سایر مواد کامپوزیتهائی مشابه مقاومت فولاد و الومنیوم بسازند که
از نظر وزن سبک تر بوده و از نظر مقاومت در همان اندازه است. و از نظر قیمت ارزانتر و به صرفه تر میباشد.
از جمله کاربردهائی که برای ازمایش در نظر گرفته شده است محفظه موتور قطار و همچنین مخازن سوخت است که در این زمینه استانداردهای لازم رعایت شده است
و به دلیل سبک بودن و ارزان بودن در اینده میتواند در مخازن سوخت هواپیماها و هلی کوپتر ها و موشکها و حتی خودروها و همچنین محفظه های موتور وسایل نقلیه را نیز بگیرد.
منبع به نقل از مجله اینترنتی گیزمج

A consortium of German research groups has created a new sandwich-type material that they claim offers strength similar to that of steel or aluminum, yet is significantly lighter and less expensive. It consists of a honeycomb-structured paper core, with glass fiber-reinforced layers of polyurethane on the outsides. To give an idea of how tough it is, it’s about to be tested on the diesel engine housing of a train.
The material is intended for a number of applications, but it was decided that the engine housing would be a good test. The housing will be located on the underside of the train, where it will be constantly subjected to track debris such as flying rocks. It must also contain engine fluids such as oil, to keep them from leaking into the environment, while additionally serving to contain the flames in the event of an engine fire – additives in the polyurethane ensure that it meets fire safety standards.
The experimental housing is reportedly 35% lighter than a standard metal unit, and is approximately 30% cheaper to produce. So far, it has done very well on mechanical stress tests, performed on a laboratory rig. The next step will be to actually install it on a running train, and see how it works in the real world.
Groups involved in the project include Bombardier GmbH, KraussMaffei Kunststofftechnik GmbH, Bayer MaterialScience AG, DECS GmbH, the DLR’s Institute for Vehicle Concepts, the University of Stuttgart, the Karlsruhe Institute for Technology, and the Fraunhofer Institute for Chemical Technology ICT.

waterloomit

2012/4/09, 04:13 PM

سلام ببخشید کسی کتابی داره که در مورد کامپوزیت ها و مسئله هم داشه باشه.
waterloomit@yahoo.com

neda.5522

2012/4/09, 07:18 PM

waterloomit

2012/4/22, 09:38 AM

با سلام
کسی میتونه در مورد روابط حاکم بر نانو کامپوزیت ها یا نحوه مدلسازی و بارگزاری آنها یا تحلیل آنها کتاب یا مقاله ا ی کمک کنه.
ممنون از محبتتون.waterloomit@yahoo.com