
زیرلایه ورق کامپوزیت به یک ماده پایه، معمولاً به شکل ورق، اطلاق می شود که از دو یا چند فاز فیزیکی یا شیمیایی مجزا تشکیل شده است که برای ایجاد یک ماده جدید با خواص برتر در مقایسه با اجزای جداگانه آن ترکیب شده است. در زمینه های صنعتی پیشرفته، این اغلب شامل ترکیب یک ماتریس سخت و انعطاف پذیر (مانند یک فلز یا پلیمر) با یک فاز سخت و تقویت کننده (مانند ذرات یا الیاف سرامیکی) برای دستیابی به تعادل استحکام، چقرمگی و سایر خواص عملکردی خاص است.
این بسترها طوری طراحی شده اند که به عنوان یک پلت فرم اساسی برای پردازش بیشتر یا به عنوان یک جزء ساختاری اصلی در برنامه های کاربردی مورد نیاز عمل کنند.
ویژگی های سفارشی: مزیت اصلی توانایی طراحی یک ماده با مجموعه خاصی از خواص است که در یک ماده یافت نمی شود. این شامل بهینه سازی برای:
نسبت استحکام به وزن بالا: به ویژه در کامپوزیت های پلیمری یا زمینه فلزی تقویت شده با الیاف کربن یا سرامیک.
مقاومت در برابر سایش افزایش یافته: با قرار دادن ذرات سخت مانند کاربید تنگستن یا سرامیک در یک زمینه فلزی به دست می آید.
بهبود هدایت حرارتی یا الکتریکی: با ترکیب الیاف یا ذرات رسانا.
انبساط حرارتی کنترل شده: در الکترونیک برای مطابقت با انبساط نیمه هادی ها حیاتی است.
چند کارکردی: یک ورق کامپوزیت منفرد را می توان برای انجام چندین نقش، مانند ارائه پشتیبانی ساختاری، مقاومت در برابر سایش و مدیریت حرارتی به طور همزمان طراحی کرد.
ناهمسانگردی: خواص را می توان به گونه ای مهندسی کرد که جهت دار (ناهمسانگرد) باشد، مانند قوی بودن در یک جهت به دلیل الیاف تراز، که برای کاربردهای باربر خاص ایده آل است.
"زیر ورق کامپوزیت" یک دسته گسترده است. انواع کلیدی عبارتند از:
کامپوزیت های زمینه فلزی (MMC): پایه فلزی (به عنوان مثال، آلومینیوم، مس) تقویت شده با ذرات سرامیکی (مانند کاربید سیلیکون، کاربید بور) یا الیاف.
کامپوزیت های ماتریس سرامیکی (CMC): یک ماتریس سرامیکی (به عنوان مثال، کاربید سیلیکون) تقویت شده با الیاف سرامیکی، استحکام فوق العاده ای در دمای بالا و چقرمگی شکست در مقایسه با سرامیک های یکپارچه ارائه می دهد.
کامپوزیت های ماتریس پلیمری (PMC): یک رزین پلیمری (به عنوان مثال، اپوکسی) تقویت شده با الیاف پیوسته (به عنوان مثال، کربن، شیشه، آرامید). اینها ورق های "کامپوزیت" کلاسیک هستند که در کالاهای هوافضا و ورزشی استفاده می شوند.
کامپوزیت های چند لایه: چندین لایه از مواد مختلف (به عنوان مثال، فلزات، پلیمرها) به یکدیگر متصل می شوند تا ورقه ای با خواص ناشی از هر لایه ایجاد کنند.
بسترهای ورق کامپوزیت در صنایع با تکنولوژی بالا پایه و اساس هستند:
بسته بندی الکترونیک: به عنوان بستر برای تراشه ها و مدارهای نیمه هادی استفاده می شود. مثالها عبارتند از:
مس با پیوند مستقیم (DBC): ورق سرامیکی (مانند Al2O3 یا AlN) با مس متصل به دو طرف، که برای ماژول های قدرت استفاده می شود.
مدار چاپی هسته فلزی: پایه فلزی (مانند آلومینیوم) با لایه دی الکتریک و لایه مدار، که برای روشنایی LED استفاده می شود.
هوافضا و دفاع: به عنوان پانل های ساختاری برای پوسته هواپیما، اجزای ماهواره و سیستم های زرهی، که در آن سبک وزن و استحکام بالا حیاتی است.
آسترهای مقاوم در برابر سایش: ورق های MMC حاوی کاربید تنگستن یا سایر فازهای سخت برای خط کشی تجهیزات در معدن، کشاورزی و جابجایی مواد استفاده می شود.
مدیریت حرارتی: به عنوان هیت سینک یا پخش کننده در الکترونیک پرقدرت، از کامپوزیت هایی با هدایت حرارتی بالا (مانند Al-SiC) استفاده می شود.
جدول زیر ویژگی های کلیدی را برای یک مرور کلی خلاصه می کند:
| ویژگی | توضیحات | مزیت |
| مفهوم اصلی | ورق پایه ای که از ترکیب دو یا چند ماده مختلف ساخته شده است. | ایجاد موادی را با ترکیب خصوصیات غیرممکن برای یک ماده واحد امکان پذیر می کند. |
| اصل کلیدی | هم افزایی. ماتریس و تقویت با هم کار می کنند تا خواص برتر را ایجاد کنند. | به تعادل بهینه دست می یابد، به عنوان مثال، چقرمگی از ماتریس و سختی از تقویت. |
| تقویت های رایج | ذرات (کاربید، سرامیک)، الیاف (کربن، شیشه). | خواص خاصی مانند مقاومت در برابر سایش یا استحکام بالا را ایجاد می کند. |
| ماتریس های رایج | فلزات (Al, Cu)، پلیمرها (اپوکسی)، سرامیک (SiC). | فاز پیوسته را فراهم می کند، چقرمگی را ارائه می دهد و تقویت کننده را متصل می کند. |
| درایور اصلی | عملکرد و عملکرد. | امکان طراحی های سبک وزن، کارآمد و بادوام در مهندسی پیشرفته را فراهم می کند. |
| صنایع کلیدی | الکترونیک، هوافضا، خودرو، دفاع، ساخت بالا. | مواد توانمند برای پیشرفت فناوری در این بخش ها. |
به طور خلاصه، الف بستر ورق کامپوزیت یک ماده پایه بسیار مهندسی شده است. این یک ماده خام ساده نیست، بلکه یک پلت فرم پیچیده است که از سطح اتمی به بالا برای ارائه خواص مکانیکی، حرارتی و الکتریکی خاص طراحی شده است که آن را برای کاربردهای مدرن با کارایی بالا ضروری می کند.