
कंपोझिट शीट सब्सट्रेट म्हणजे बेस मटेरियल, विशेषत: शीट फॉर्ममध्ये, जे दोन किंवा अधिक भिन्न भौतिक किंवा रासायनिक टप्प्यांनी बनलेले असते आणि त्याच्या वैयक्तिक घटकांच्या तुलनेत उत्कृष्ट गुणधर्मांसह नवीन सामग्री तयार करते. प्रगत औद्योगिक संदर्भांमध्ये, यात सामर्थ्य, कणखरपणा आणि इतर विशिष्ट कार्यात्मक गुणधर्मांचा समतोल साधण्यासाठी कठोर, तंतोतंत मॅट्रिक्स (जसे धातू किंवा पॉलिमर) कठोर, मजबुतीकरण टप्पा (जसे सिरॅमिक कण किंवा तंतू) एकत्र करणे समाविष्ट असते.
हे सबस्ट्रेट्स पुढील प्रक्रियेसाठी पायाभूत प्लॅटफॉर्म म्हणून किंवा मागणी करणाऱ्या अनुप्रयोगांमध्ये मुख्य संरचनात्मक घटक म्हणून काम करण्यासाठी इंजिनियर केलेले आहेत.
अनुरूप गुणधर्म: प्राथमिक फायदा म्हणजे एका सामग्रीमध्ये आढळत नसलेल्या विशिष्ट गुणधर्मांसह सामग्री डिझाइन करण्याची क्षमता. यामध्ये ऑप्टिमाइझ करणे समाविष्ट आहे:
उच्च सामर्थ्य-ते-वजन गुणोत्तर: विशेषत: कार्बन किंवा सिरॅमिक तंतूंनी प्रबलित पॉलिमर किंवा मेटल मॅट्रिक्स कंपोझिटमध्ये.
वर्धित पोशाख प्रतिरोध: टंगस्टन कार्बाइड किंवा सिरेमिक सारखे कठोर कण धातूच्या मॅट्रिक्समध्ये एम्बेड करून प्राप्त केले.
सुधारित थर्मल किंवा इलेक्ट्रिकल चालकता: प्रवाहकीय तंतू किंवा कण समाविष्ट करून.
नियंत्रित थर्मल विस्तार: सेमीकंडक्टरच्या विस्ताराशी जुळण्यासाठी इलेक्ट्रॉनिक्समध्ये गंभीर.
मल्टी-फंक्शनॅलिटी: एकाच वेळी स्ट्रक्चरल सपोर्ट, पोशाख प्रतिरोध आणि थर्मल मॅनेजमेंट यासारख्या अनेक भूमिका पार पाडण्यासाठी एकाच कंपोझिट शीटची रचना केली जाऊ शकते.
ॲनिसोट्रॉपी: गुणधर्मांना दिशात्मक (ॲनिसोट्रॉपिक) बनवले जाऊ शकते, जसे की संरेखित तंतूंमुळे एका दिशेने मजबूत असणे, जे विशिष्ट लोड-बेअरिंग अनुप्रयोगांसाठी आदर्श आहे.
"संमिश्र शीट सब्सट्रेट" ही एक विस्तृत श्रेणी आहे. मुख्य प्रकारांमध्ये हे समाविष्ट आहे:
मेटल मॅट्रिक्स कंपोजिट्स (MMC): एक धातूचा आधार (उदा., ॲल्युमिनियम, तांबे) सिरॅमिक कण (उदा., सिलिकॉन कार्बाइड, बोरॉन कार्बाइड) किंवा तंतूंनी मजबूत केला जातो.
सिरॅमिक मॅट्रिक्स कंपोजिट्स (सीएमसी): सिरेमिक मॅट्रिक्स (उदा. सिलिकॉन कार्बाइड) सिरेमिक तंतूंनी मजबूत केलेले, मोनोलिथिक सिरेमिकच्या तुलनेत अपवादात्मक उच्च-तापमान शक्ती आणि फ्रॅक्चर कडकपणा प्रदान करते.
पॉलिमर मॅट्रिक्स कंपोजिट्स (पीएमसी): एक पॉलिमर राळ (उदा. इपॉक्सी) सतत तंतूंनी (उदा. कार्बन, काच, अरामिड) मजबूत केले जाते. हे एरोस्पेस आणि क्रीडासाहित्य मध्ये वापरले जाणारे क्लासिक "संमिश्र" पत्रके आहेत.
लॅमिनेटेड कंपोझिट: वेगवेगळ्या सामग्रीचे अनेक स्तर (उदा., धातू, पॉलिमर) एकमेकांशी जोडलेले असतात आणि प्रत्येक थरातून मिळवलेल्या गुणधर्मांसह एक शीट तयार करतात.
संमिश्र शीट सब्सट्रेट्स उच्च-तंत्रज्ञान उद्योगांमध्ये मूलभूत आहेत:
इलेक्ट्रॉनिक्स पॅकेजिंग: सेमीकंडक्टर चिप्स आणि सर्किट्ससाठी सब्सट्रेट्स म्हणून वापरले जाते. उदाहरणांमध्ये हे समाविष्ट आहे:
डायरेक्ट बॉन्डेड कॉपर (DBC): दोन्ही बाजूंना तांबे बांधलेले सिरेमिक शीट (जसे Al₂O₃ किंवा AlN) पॉवर मॉड्यूल्ससाठी वापरले जाते.
मेटल कोअर पीसीबी: डायलेक्ट्रिक लेयर आणि सर्किट लेयर असलेला मेटल बेस (ॲल्युमिनियमसारखा) एलईडी लाइटिंगसाठी वापरला जातो.
एरोस्पेस आणि संरक्षण: विमानाची कातडी, उपग्रह घटक आणि चिलखत प्रणालींसाठी स्ट्रक्चरल पॅनेल म्हणून, जेथे हलके आणि उच्च सामर्थ्य महत्त्वाचे आहे.
परिधान-प्रतिरोधक लाइनर्स: टंगस्टन कार्बाइड किंवा इतर हार्ड फेज असलेली MMC शीट खाण, शेती आणि साहित्य हाताळणीमध्ये उपकरणे लावण्यासाठी वापरली जातात.
थर्मल मॅनेजमेंट: हाय-पॉवर इलेक्ट्रॉनिक्समध्ये उष्णता सिंक किंवा स्प्रेडर म्हणून, उच्च थर्मल चालकता (उदा., Al-SiC) सह कंपोझिटचा फायदा घेते.
द्रुत विहंगावलोकनासाठी खालील सारणी मुख्य वैशिष्ट्यांचा सारांश देते:
| वैशिष्ट्य | वर्णन | फायदा |
| मूळ संकल्पना | दोन किंवा अधिक भिन्न सामग्री एकत्र करून बनविलेले बेस शीट. | एकल सामग्रीसाठी अशक्य गुणधर्म संयोजनांसह सामग्री तयार करणे सक्षम करते. |
| मुख्य तत्व | सिनर्जी. मॅट्रिक्स आणि मजबुतीकरण उत्कृष्ट गुणधर्म तयार करण्यासाठी एकत्र काम करतात. | इष्टतम समतोल साधते, उदा., मॅट्रिक्समधून कडकपणा आणि मजबुतीकरणातून कडकपणा. |
| सामान्य मजबुतीकरण | कण (कार्बाइड, सिरॅमिक), तंतू (कार्बन, काच). | पोशाख प्रतिरोध किंवा उच्च शक्ती यासारखे विशिष्ट गुणधर्म प्रदान करते. |
| सामान्य मॅट्रिक्स | धातू (Al, Cu), पॉलिमर (Epoxy), सिरॅमिक्स (SiC). | सतत टप्पा प्रदान करते, कडकपणा देते आणि मजबुतीकरण बंधनकारक करते. |
| प्राथमिक चालक | कार्यप्रदर्शन आणि कार्यक्षमता. | प्रगत अभियांत्रिकीमध्ये हलके, कार्यक्षम आणि टिकाऊ डिझाइनसाठी अनुमती देते. |
| प्रमुख उद्योग | इलेक्ट्रॉनिक्स, एरोस्पेस, ऑटोमोटिव्ह, डिफेन्स, हाय-एंड मॅन्युफॅक्चरिंग. | या क्षेत्रांतील तांत्रिक प्रगतीसाठी सक्षम करणारी सामग्री. |
सारांश, ए संमिश्र शीट सब्सट्रेट एक उच्च अभियांत्रिकी पायाभूत सामग्री आहे. हा एक साधा कच्चा माल नसून अणु स्तरापासून विशिष्ट यांत्रिक, थर्मल आणि विद्युत गुणधर्म प्रदान करण्यासाठी डिझाइन केलेले एक अत्याधुनिक प्लॅटफॉर्म आहे, ज्यामुळे ते आधुनिक उच्च-कार्यक्षमता अनुप्रयोगांसाठी अपरिहार्य बनते.