
કમ્પોઝિટ શીટ સબસ્ટ્રેટ એ મૂળભૂત સામગ્રીનો સંદર્ભ આપે છે, સામાન્ય રીતે શીટ સ્વરૂપમાં, જે તેના વ્યક્તિગત ઘટકોની તુલનામાં શ્રેષ્ઠ ગુણધર્મો સાથે નવી સામગ્રી બનાવવા માટે બે અથવા વધુ વિશિષ્ટ ભૌતિક અથવા રાસાયણિક તબક્કાઓથી બનેલી હોય છે. અદ્યતન ઔદ્યોગિક સંદર્ભોમાં, આમાં ઘણી વખત મજબૂત, કઠિનતા અને અન્ય વિશિષ્ટ કાર્યાત્મક ગુણધર્મોના સંતુલનને હાંસલ કરવા માટે સખત, મજબૂતીકરણના તબક્કા (જેમ કે સિરામિક કણો અથવા તંતુઓ) સાથે સખત, નરમ મેટ્રિક્સ (જેમ કે ધાતુ અથવા પોલિમર) ને જોડવાનો સમાવેશ થાય છે.
આ સબસ્ટ્રેટ્સ આગળની પ્રક્રિયા માટે પાયાના પ્લેટફોર્મ તરીકે અથવા માંગણી કરતી એપ્લિકેશન્સમાં મુખ્ય માળખાકીય ઘટક તરીકે સેવા આપવા માટે એન્જિનિયર્ડ છે.
અનુરૂપ ગુણધર્મો: પ્રાથમિક ફાયદો એ છે કે એક સામગ્રીમાં જોવા મળતા વિશિષ્ટ ગુણધર્મોના સમૂહ સાથે સામગ્રીને ડિઝાઇન કરવાની ક્ષમતા. આ માટે ઑપ્ટિમાઇઝિંગ શામેલ છે:
ઉચ્ચ સ્ટ્રેન્થ-ટુ-વેટ રેશિયો: ખાસ કરીને પોલિમર અથવા મેટલ મેટ્રિક્સ કમ્પોઝિટમાં કાર્બન અથવા સિરામિક ફાઇબરથી પ્રબલિત.
ઉન્નત વસ્ત્રો પ્રતિકાર: ટંગસ્ટન કાર્બાઇડ અથવા સિરામિક જેવા સખત કણોને મેટલ મેટ્રિક્સમાં એમ્બેડ કરીને પ્રાપ્ત થાય છે.
સુધારેલ થર્મલ અથવા વિદ્યુત વાહકતા: વાહક તંતુઓ અથવા કણોનો સમાવેશ કરીને.
નિયંત્રિત થર્મલ વિસ્તરણ: સેમિકન્ડક્ટર્સના વિસ્તરણને મેચ કરવા માટે ઇલેક્ટ્રોનિક્સમાં જટિલ.
બહુવિધ કાર્યક્ષમતા: એક જ સંયુક્ત શીટને એક સાથે અનેક ભૂમિકાઓ કરવા માટે ડિઝાઇન કરી શકાય છે, જેમ કે માળખાકીય સપોર્ટ, વસ્ત્રો પ્રતિકાર અને થર્મલ મેનેજમેન્ટ એકસાથે.
એનિસોટ્રોપી: પ્રોપર્ટીઝને ડાયરેક્શનલ (એનિસોટ્રોપિક) બનાવવા માટે એન્જીનિયર કરી શકાય છે, જેમ કે સંરેખિત તંતુઓને કારણે એક દિશામાં મજબૂત હોવું, જે ચોક્કસ લોડ-બેરિંગ એપ્લિકેશન્સ માટે આદર્શ છે.
"કમ્પોઝિટ શીટ સબસ્ટ્રેટ" એક વ્યાપક શ્રેણી છે. મુખ્ય પ્રકારોમાં શામેલ છે:
મેટલ મેટ્રિક્સ કમ્પોઝીટ (MMC): મેટલ બેઝ (દા.ત., એલ્યુમિનિયમ, કોપર) સિરામિક કણો (દા.ત., સિલિકોન કાર્બાઈડ, બોરોન કાર્બાઈડ) અથવા ફાઈબર વડે પ્રબલિત.
સિરામિક મેટ્રિક્સ કમ્પોઝિટ (CMC): સિરામિક મેટ્રિક્સ (દા.ત., સિલિકોન કાર્બાઇડ) સિરામિક ફાઇબરથી પ્રબલિત, મોનોલિથિક સિરામિક્સની તુલનામાં અસાધારણ ઉચ્ચ-તાપમાન શક્તિ અને અસ્થિભંગની કઠિનતા પ્રદાન કરે છે.
પોલિમર મેટ્રિક્સ કમ્પોઝીટ (PMC): પોલિમર રેઝિન (દા.ત., ઇપોક્સી) સતત ફાઇબર (દા.ત., કાર્બન, ગ્લાસ, એરામિડ) વડે પ્રબલિત. આ એરોસ્પેસ અને રમતગમતના સામાનમાં વપરાતી ક્લાસિક "કમ્પોઝિટ" શીટ્સ છે.
લેમિનેટેડ કમ્પોઝીટ: વિવિધ સામગ્રીના બહુવિધ સ્તરો (દા.ત., ધાતુઓ, પોલિમર) દરેક સ્તરમાંથી મેળવેલા ગુણધર્મો સાથે શીટ બનાવવા માટે એકસાથે બંધાયેલા છે.
સંયુક્ત શીટ સબસ્ટ્રેટ્સ ઉચ્ચ તકનીકી ઉદ્યોગોમાં પાયારૂપ છે:
ઇલેક્ટ્રોનિક્સ પેકેજિંગ: સેમિકન્ડક્ટર ચિપ્સ અને સર્કિટ માટે સબસ્ટ્રેટ તરીકે વપરાય છે. ઉદાહરણોમાં શામેલ છે:
ડાયરેક્ટ બોન્ડેડ કોપર (DBC): એક સિરામિક શીટ (જેમ કે Al₂O₃ અથવા AlN) જેમાં કોપર બંને બાજુએ બંધાયેલ છે, પાવર મોડ્યુલો માટે વપરાય છે.
મેટલ કોર PCBs: મેટલ બેઝ (જેમ કે એલ્યુમિનિયમ) જેમાં ડાઇલેક્ટ્રિક લેયર અને સર્કિટ લેયર છે, જેનો ઉપયોગ LED લાઇટિંગ માટે થાય છે.
એરોસ્પેસ અને સંરક્ષણ: એરક્રાફ્ટ સ્કિન્સ, સેટેલાઇટ ઘટકો અને બખ્તર સિસ્ટમો માટે માળખાકીય પેનલ તરીકે, જ્યાં હલકો અને ઉચ્ચ શક્તિ મહત્વપૂર્ણ છે.
વસ્ત્રો-પ્રતિરોધક લાઇનર્સ: ટંગસ્ટન કાર્બાઇડ અથવા અન્ય સખત તબક્કાઓ ધરાવતી MMC શીટ્સનો ઉપયોગ ખાણકામ, કૃષિ અને સામગ્રીના સંચાલનમાં સાધનોને લાઇન કરવા માટે થાય છે.
થર્મલ મેનેજમેન્ટ: હાઈ-પાવર ઈલેક્ટ્રોનિક્સમાં હીટ સિંક અથવા સ્પ્રેડર તરીકે, ઉચ્ચ થર્મલ વાહકતા (દા.ત., Al-SiC) સાથે કમ્પોઝીટનો લાભ લે છે.
નીચેનું કોષ્ટક ઝડપી વિહંગાવલોકન માટે મુખ્ય લક્ષણોનો સારાંશ આપે છે:
| લક્ષણ | વર્ણન | ફાયદો |
| કોર કન્સેપ્ટ | બે અથવા વધુ વિવિધ સામગ્રીઓને જોડીને બનાવેલ બેઝ શીટ. | એક સામગ્રી માટે અશક્ય મિલકત સંયોજનો સાથે સામગ્રીની રચનાને સક્ષમ કરે છે. |
| મુખ્ય સિદ્ધાંત | સિનર્જી. મેટ્રિક્સ અને મજબૂતીકરણ શ્રેષ્ઠ ગુણધર્મો બનાવવા માટે સાથે મળીને કામ કરે છે. | શ્રેષ્ઠ સંતુલન પ્રાપ્ત કરે છે, દા.ત., મેટ્રિક્સમાંથી કઠિનતા અને મજબૂતીકરણમાંથી કઠિનતા. |
| સામાન્ય મજબૂતીકરણો | કણો (કાર્બાઇડ, સિરામિક), રેસા (કાર્બન, ગ્લાસ). | વસ્ત્રો પ્રતિકાર અથવા ઉચ્ચ શક્તિ જેવા વિશિષ્ટ ગુણધર્મો આપે છે. |
| સામાન્ય મેટ્રિસિસ | ધાતુઓ (Al, Cu), પોલિમર (Epoxy), સિરામિક્સ (SiC). | સતત તબક્કો પૂરો પાડે છે, કઠિનતા પ્રદાન કરે છે અને મજબૂતીકરણને બાંધે છે. |
| પ્રાથમિક ડ્રાઈવર | પ્રદર્શન અને કાર્યક્ષમતા. | અદ્યતન એન્જિનિયરિંગમાં હળવા, કાર્યક્ષમ અને ટકાઉ ડિઝાઇન માટે પરવાનગી આપે છે. |
| મુખ્ય ઉદ્યોગો | ઈલેક્ટ્રોનિક્સ, એરોસ્પેસ, ઓટોમોટિવ, ડિફેન્સ, હાઈ-એન્ડ મેન્યુફેક્ચરિંગ. | આ ક્ષેત્રોમાં તકનીકી પ્રગતિ માટે સક્ષમ સામગ્રી. |
સારાંશમાં, એ સંયુક્ત શીટ સબસ્ટ્રેટ અત્યંત એન્જિનિયર્ડ પાયાની સામગ્રી છે. તે એક સાદો કાચો માલ નથી પરંતુ અણુ સ્તરથી ચોક્કસ યાંત્રિક, થર્મલ અને વિદ્યુત ગુણધર્મો પ્રદાન કરવા માટે રચાયેલ એક અત્યાધુનિક પ્લેટફોર્મ છે, જે તેને આધુનિક ઉચ્ચ-પ્રદર્શન કાર્યક્રમો માટે અનિવાર્ય બનાવે છે.