
Komposiitlehtsubstraat viitab alusmaterjalile, tavaliselt lehe kujul, mis koosneb kahest või enamast erinevast füüsikalisest või keemilisest faasist, mis on kombineeritud, et luua uus materjal, millel on selle üksikutest komponentidest paremad omadused. Arenenud tööstuskontekstis hõlmab see sageli sitke, plastilise maatriksi (nagu metall või polümeer) kombineerimist kõva tugevdava faasiga (nagu keraamilised osakesed või kiud), et saavutada tasakaal tugevuse, sitkuse ja muude spetsiifiliste funktsionaalsete omaduste vahel.
Need substraadid on konstrueeritud nii, et need toimiksid põhiplatvormina edasiseks töötlemiseks või põhilise konstruktsioonikomponendina nõudlikes rakendustes.
Kohandatud omadused: Peamine eelis on võime kujundada materjal, millel on spetsiifilised omadused, mida ühes materjalis ei leidu. See hõlmab optimeerimist järgmiste jaoks:
Kõrge tugevuse ja kaalu suhe: eriti süsinik- või keraamiliste kiududega tugevdatud polümeer- või metallmaatrikskomposiitmaterjalides.
Täiustatud kulumiskindlus: saavutatakse kõvade osakeste, nagu volframkarbiid või keraamika, lisamisega metallmaatriksisse.
Parem soojus- või elektrijuhtivus: kaasates juhtivaid kiude või osakesi.
Kontrollitud soojuspaisumine: kriitiline elektroonikas, et sobitada pooljuhtide paisumist.
Multifunktsionaalsus: ühe komposiitlehe saab kujundada nii, et see täidaks mitut rolli, nagu konstruktsiooni tugi, kulumiskindlus ja soojusjuhtimine.
Anisotroopia: omadusi saab kujundada nii, et need oleksid suunatud (anisotroopsed), näiteks on ühes suunas tugevad joondatud kiudude tõttu, mis sobib ideaalselt konkreetsete kanderakenduste jaoks.
Komposiitlehtsubstraat on lai kategooria. Võtmetüübid hõlmavad järgmist:
Metallmaatrikskomposiidid (MMC): metallist alus (nt alumiinium, vask), mis on tugevdatud keraamiliste osakeste (nt ränikarbiid, boorkarbiid) või kiududega.
Keraamilised maatrikskomposiidid (CMC): keraamiline maatriks (nt ränikarbiid), mis on tugevdatud keraamiliste kiududega, mis tagab monoliitse keraamikaga võrreldes erakordse tugevuse kõrgel temperatuuril ja purunemiskindluse.
Polümeermaatrikskomposiidid (PMC): polümeervaik (nt epoksü), mis on tugevdatud pidevate kiududega (nt süsinik, klaas, aramiid). Need on klassikalised "komposiit" lehed, mida kasutatakse lennunduses ja spordikaupades.
Lamineeritud komposiidid: mitu kihti erinevatest materjalidest (nt metallid, polümeerid) ühendatakse kokku, et luua leht, mille omadused tulenevad igast kihist.
Komposiitplekist aluspinnad on kõrgtehnoloogilistes tööstusharudes aluseks:
Elektroonikapakendid: kasutatakse pooljuhtkiipide ja -ahelate substraatidena. Näited:
Direct Bonded Copper (DBC): keraamiline leht (nagu Al₂O3 või AlN), mille mõlemal küljel on vask, kasutatakse toitemoodulite jaoks.
Metallist südamikuga PCB-d: dielektrilise kihi ja vooluahela kihiga metallist alus (nagu alumiinium), mida kasutatakse LED-valgustuse jaoks.
Lennundus ja kaitse: konstruktsioonipaneelidena lennukikehadele, satelliidikomponentidele ja soomussüsteemidele, kus kerge ja kõrge tugevus on kriitilise tähtsusega.
Kulumiskindlad vooderdised: MMC-lehti, mis sisaldavad volframkarbiidi või muid kõvasid faase, kasutatakse seadmete vooderdamiseks kaevanduses, põllumajanduses ja materjalikäitluses.
Soojusjuhtimine: suure võimsusega elektroonikas jahutusradiaatoritena või laoturitena, kasutades suure soojusjuhtivusega komposiite (nt Al-SiC).
Järgmine tabel võtab kiire ülevaate saamiseks kokku põhifunktsioonid.
| Funktsioon | Kirjeldus | Eelis |
| Põhikontseptsioon | Kahe või enama erineva materjali kombineerimisel valmistatud alusleht. | Võimaldab luua materjale, mille omaduste kombinatsioonid on ühe materjali jaoks võimatud. |
| Võtme põhimõte | Sünergia. Maatriks ja tugevdus töötavad koos, et luua suurepäraseid omadusi. | Saavutab optimaalse tasakaalu, nt maatriksi sitkuse ja tugevduse kõvaduse. |
| Tavalised tugevdused | Osakesed (karbiid, keraamika), kiud (süsinik, klaas). | Annab spetsiifilised omadused, nagu kulumiskindlus või kõrge tugevus. |
| Ühised maatriksid | Metallid (Al, Cu), polümeerid (epoksü), keraamika (SiC). | Tagab pideva faasi, pakkudes sitkust ja sidudes armatuuri. |
| Peamine juht | Jõudlus ja funktsionaalsus. | Võimaldab täiustatud inseneritöös kergeid, tõhusaid ja vastupidavaid konstruktsioone. |
| Peamised tööstusharud | Elektroonika, lennundus, autotööstus, kaitse, tipptootmine. | Nendes sektorites tehnoloogiliseks arenguks vajalik materjal. |
Kokkuvõttes a Komposiitlehtpõhimik on kõrgelt konstrueeritud alusmaterjal. See ei ole lihtne tooraine, vaid keerukas platvorm, mis on loodud alates aatomitasemest kuni spetsiifiliste mehaaniliste, termiliste ja elektriliste omaduste pakkumiseks, muutes selle tänapäevaste suure jõudlusega rakenduste jaoks hädavajalikuks.