
Kompozītu lokšņu substrāts attiecas uz pamatmateriālu, parasti lokšņu formā, kas sastāv no divām vai vairākām atšķirīgām fizikālām vai ķīmiskām fāzēm, kas apvienotas, lai izveidotu jaunu materiālu ar labākām īpašībām salīdzinājumā ar tā atsevišķajām sastāvdaļām. Uzlabotā rūpnieciskā kontekstā tas bieži ietver izturīgas, elastīgas matricas (piemēram, metāla vai polimēra) apvienošanu ar cietu, stiegrojošu fāzi (piemēram, keramikas daļiņām vai šķiedrām), lai panāktu izturības, stingrības un citu specifisku funkcionālo īpašību līdzsvaru.
Šie substrāti ir izstrādāti, lai kalpotu kā pamata platforma turpmākai apstrādei vai kā galvenā strukturālā sastāvdaļa prasīgos lietojumos.
Pielāgotas īpašības: galvenā priekšrocība ir iespēja izstrādāt materiālu ar noteiktu īpašību kopumu, kas nav atrodams vienā materiālā. Tas ietver optimizāciju:
Augsta stiprības un svara attiecība: īpaši polimēru vai metāla matricu kompozītmateriālos, kas pastiprināti ar oglekļa vai keramikas šķiedrām.
Uzlabota nodilumizturība: tiek panākta, metāla matricā iestrādājot cietas daļiņas, piemēram, volframa karbīdu vai keramiku.
Uzlabota siltumvadītspēja vai elektriskā vadītspēja: iekļaujot vadošās šķiedras vai daļiņas.
Kontrolēta termiskā izplešanās: ļoti svarīga elektronikā, lai tā atbilstu pusvadītāju izplešanās procesam.
Daudzfunkcionalitāte: vienu kompozītmateriālu loksni var veidot, lai vienlaikus veiktu vairākas funkcijas, piemēram, nodrošinātu strukturālu atbalstu, nodilumizturību un siltuma pārvaldību.
Anizotropija: īpašības var būt konstruētas tā, lai tās būtu vērstas (anizotropas), piemēram, tās būtu spēcīgas vienā virzienā izlīdzinātu šķiedru dēļ, kas ir ideāli piemērotas īpašiem nesošajiem lietojumiem.
"Salikto lokšņu substrāts" ir plaša kategorija. Galvenie veidi ietver:
Metāla matricas kompozīti (MMC): metāla pamatne (piemēram, alumīnijs, varš), kas pastiprināta ar keramikas daļiņām (piemēram, silīcija karbīdu, bora karbīdu) vai šķiedrām.
Keramikas matricas kompozītmateriāli (CMC): keramikas matrica (piemēram, silīcija karbīds), kas pastiprināta ar keramikas šķiedrām, nodrošinot izcilu izturību augstā temperatūrā un stingrību plīsumiem salīdzinājumā ar monolīto keramiku.
Polimēru matricas kompozīti (PMC): polimēru sveķi (piemēram, epoksīdsveķi), kas pastiprināti ar vienlaidu šķiedrām (piemēram, oglekli, stiklu, aramīdu). Šīs ir klasiskās "saliktās" loksnes, ko izmanto kosmosa un sporta precēs.
Laminēti kompozītmateriāli: vairāki dažādu materiālu slāņi (piemēram, metāli, polimēri) ir savienoti kopā, lai izveidotu loksni ar īpašībām, kas izriet no katra slāņa.
Kompozītmateriālu loksnes substrāti ir augsto tehnoloģiju nozaru pamats:
Elektronikas iepakojums: izmanto kā substrātus pusvadītāju mikroshēmām un shēmām. Piemēri:
Tiešā savienojuma varš (DBC): keramikas loksne (piemēram, Al₂O3 vai AlN) ar varu, kas savienota no abām pusēm, ko izmanto barošanas moduļiem.
Metāla kodola PCB: metāla pamatne (piemēram, alumīnijs) ar dielektrisku slāni un ķēdes slāni, ko izmanto LED apgaismojumam.
Aviācija un aizsardzība: kā konstrukcijas paneļi gaisa kuģu apvalkiem, satelītu komponentiem un bruņu sistēmām, kur viegls un augsta izturība ir ļoti svarīga.
Nodilumizturīgi oderējumi: MMC loksnes, kas satur volframa karbīdu vai citas cietas fāzes, tiek izmantotas kalnrūpniecības, lauksaimniecības un materiālu apstrādes iekārtu oderēšanai.
Siltuma pārvaldība: kā siltuma uztvērēji vai izkliedētāji lieljaudas elektronikā, izmantojot kompozītmateriālus ar augstu siltumvadītspēju (piemēram, Al-SiC).
Šajā tabulā ir apkopotas galvenās funkcijas, lai iegūtu ātru pārskatu:
| Funkcija | Apraksts | Priekšrocība |
| Pamatkoncepcija | Pamatnes loksne, kas izgatavota, apvienojot divus vai vairākus dažādus materiālus. | Ļauj izveidot materiālus ar īpašību kombinācijām, kas nav iespējamas vienam materiālam. |
| Galvenais princips | Sinerģija. Matrica un pastiprinājums darbojas kopā, lai radītu izcilas īpašības. | Panāk optimālu līdzsvaru, piemēram, stingrību no matricas un cietību no stiegrojuma. |
| Kopējie pastiprinājumi | Daļiņas (karbīds, keramika), šķiedras (ogleklis, stikls). | Piešķir īpašas īpašības, piemēram, nodilumizturību vai augstu izturību. |
| Kopējās matricas | Metāli (Al, Cu), Polimēri (Epoksīds), Keramika (SiC). | Nodrošina nepārtrauktu fāzi, nodrošinot stingrību un sasaistot armatūru. |
| Primārais draiveris | Veiktspēja un funkcionalitāte. | Ļauj izveidot vieglus, efektīvus un izturīgus dizainus progresīvā inženierijā. |
| Galvenās nozares | Elektronika, aviācija, automobiļi, aizsardzība, augstākās klases ražošana. | Materiāls tehnoloģiju attīstībai šajās nozarēs. |
Rezumējot, a Kompozītu lokšņu substrāts ir augsti izstrādāts pamatmateriāls. Tas nav vienkāršs izejmateriāls, bet gan sarežģīta platforma, kas izstrādāta, sākot no atomu līmeņa, lai nodrošinātu specifiskas mehāniskās, termiskās un elektriskās īpašības, padarot to par neaizstājamu mūsdienu augstas veiktspējas lietojumiem.