
تشير الركيزة المركبة إلى مادة أساسية، عادةً ما تكون على شكل صفائح، وتتكون من مرحلتين فيزيائيتين أو كيميائيتين متميزتين أو أكثر مجتمعتين لإنشاء مادة جديدة ذات خصائص فائقة مقارنة بمكوناتها الفردية. في السياقات الصناعية المتقدمة، يتضمن هذا غالبًا الجمع بين مادة صلبة قابلة للطرق (مثل المعدن أو البوليمر) مع مرحلة صلبة معززة (مثل جزيئات السيراميك أو الألياف) لتحقيق توازن القوة والمتانة وغيرها من الخصائص الوظيفية المحددة.
تم تصميم هذه الركائز لتكون بمثابة منصة أساسية لمزيد من المعالجة أو كمكون هيكلي أساسي في التطبيقات الصعبة.
ص>الخصائص المخصصة: الميزة الأساسية هي القدرة على تصميم مادة بمجموعة محددة من الخصائص غير الموجودة في مادة واحدة. يتضمن ذلك التحسين من أجل:
نسبة القوة إلى الوزن العالية: خاصة في مركبات البوليمر أو المصفوفة المعدنية المقواة بألياف الكربون أو السيراميك.
تعزيز مقاومة التآكل: يتم تحقيق ذلك عن طريق دمج جزيئات صلبة مثل كربيد التنغستن أو السيراميك في مصفوفة معدنية.
تحسين التوصيل الحراري أو الكهربائي: من خلال دمج الألياف أو الجزيئات الموصلة.
التمدد الحراري المتحكم فيه: أمر بالغ الأهمية في مجال الإلكترونيات لمطابقة توسع أشباه الموصلات.
متعددة الوظائف: يمكن تصميم لوح مركب واحد لأداء أدوار متعددة، مثل توفير الدعم الهيكلي، ومقاومة التآكل، والإدارة الحرارية في وقت واحد.
تباين الخواص: يمكن تصميم الخصائص لتكون اتجاهية (متباينة الخواص)، مثل أن تكون قوية في اتجاه واحد بسبب الألياف المحاذية، وهو مثالي لتطبيقات حاملة محددة.
"الركيزة المركبة" هي فئة واسعة. تشمل الأنواع الرئيسية ما يلي:
مركبات المصفوفة المعدنية (MMC): قاعدة معدنية (مثل الألومنيوم والنحاس) معززة بجزيئات السيراميك (مثل كربيد السيليكون وكربيد البورون) أو الألياف.
مركبات مصفوفة السيراميك (CMC): مصفوفة سيراميك (على سبيل المثال، كربيد السيليكون) معززة بألياف السيراميك، مما يوفر قوة استثنائية في درجات الحرارة العالية وصلابة للكسر مقارنة بالسيراميك المتجانس.
مركبات مصفوفة البوليمر (PMC): راتينج بوليمر (مثل الإيبوكسي) معزز بألياف مستمرة (مثل الكربون والزجاج والأراميد). هذه هي الصفائح "المركبة" الكلاسيكية المستخدمة في صناعة الطيران والسلع الرياضية.
المركبات المصفحة: يتم ربط طبقات متعددة من مواد مختلفة (مثل المعادن والبوليمرات) معًا لإنشاء ورقة ذات خصائص مشتقة من كل طبقة.
تعتبر ركائز الألواح المركبة أساسية في الصناعات ذات التقنية العالية:
تغليف الإلكترونيات: يستخدم كركائز لرقائق ودوائر أشباه الموصلات. تشمل الأمثلة ما يلي:
النحاس المرتبط مباشرة (DBC): لوح من السيراميك (مثل Al₂O₃ أو AlN) مع النحاس المرتبط بكلا الجانبين، يستخدم في وحدات الطاقة.
ثنائي الفينيل متعدد الكلور ذو القلب المعدني: قاعدة معدنية (مثل الألومنيوم) مع طبقة عازلة وطبقة دائرة، تستخدم لإضاءة LED.
الفضاء الجوي والدفاع: كألواح هيكلية لجلود الطائرات، ومكونات الأقمار الصناعية، وأنظمة الدروع، حيث يكون الوزن الخفيف والقوة العالية أمرًا بالغ الأهمية.
البطانات المقاومة للتآكل: تُستخدم صفائح MMC التي تحتوي على كربيد التنجستن أو المراحل الصلبة الأخرى لتبطين المعدات في التعدين والزراعة ومناولة المواد.
الإدارة الحرارية: مثل المشتتات الحرارية أو الموزعات في الإلكترونيات عالية الطاقة، والاستفادة من المركبات ذات الموصلية الحرارية العالية (على سبيل المثال، Al-SiC).
يلخص الجدول التالي الميزات الرئيسية للحصول على نظرة عامة سريعة:
| ميزة | الوصف | ميزة |
| المفهوم الأساسي | لوح أساسي مصنوع من خلال الجمع بين مادتين مختلفتين أو أكثر. | يتيح إنشاء مواد ذات مجموعات خصائص مستحيلة لمادة واحدة. |
| المبدأ الرئيسي | التآزر. تعمل المصفوفة والتعزيز معًا لإنشاء خصائص فائقة. | يحقق التوازن الأمثل، على سبيل المثال، الصلابة من المصفوفة والصلابة من التعزيز. |
| التعزيزات المشتركة | الجسيمات (كربيد، سيراميك)، ألياف (كربون، زجاج). | يضفي خصائص محددة مثل مقاومة التآكل أو القوة العالية. |
| المصفوفات المشتركة | المعادن (Al، Cu)، البوليمرات (الإيبوكسي)، السيراميك (SiC). | يوفر المرحلة المستمرة، مما يوفر المتانة، ويربط التعزيز. |
| السائق الأساسي | الأداء والوظيفة. | يسمح بتصميمات خفيفة الوزن وفعالة ومتينة في الهندسة المتقدمة. |
| الصناعات الرئيسية | الإلكترونيات والفضاء والسيارات والدفاع والتصنيع المتطور. | المادة التمكينية للتقدم التكنولوجي في هذه القطاعات. |
باختصار، أ الركيزة ورقة المركبة هي مادة تأسيسية مصممة هندسيا للغاية. إنها ليست مادة خام بسيطة ولكنها منصة متطورة مصممة من المستوى الذري حتى توفير خصائص ميكانيكية وحرارية وكهربائية محددة، مما يجعلها لا غنى عنها للتطبيقات الحديثة عالية الأداء.