
Podłoże w postaci arkusza kompozytowego oznacza materiał podstawowy, zwykle w postaci arkusza, który składa się z dwóch lub więcej odrębnych faz fizycznych lub chemicznych połączonych w celu utworzenia nowego materiału o lepszych właściwościach w porównaniu z jego indywidualnymi składnikami. W zaawansowanych kontekstach przemysłowych często wiąże się to z połączeniem twardej, plastycznej matrycy (takiej jak metal lub polimer) z twardą fazą wzmacniającą (np. cząstkami ceramicznymi lub włóknami) w celu uzyskania równowagi pomiędzy wytrzymałością, wytrzymałością i innymi specyficznymi właściwościami funkcjonalnymi.
Podłoża te zaprojektowano tak, aby służyły jako podstawowa platforma do dalszego przetwarzania lub jako podstawowy element konstrukcyjny w wymagających zastosowaniach.
Właściwości dostosowane do indywidualnych potrzeb: Podstawową zaletą jest możliwość zaprojektowania materiału o określonym zestawie właściwości, których nie ma pojedynczy materiał. Obejmuje to optymalizację pod kątem:
Wysoki stosunek wytrzymałości do masy: Szczególnie w przypadku kompozytów z osnową polimerową lub metalową wzmocnionych włóknami węglowymi lub ceramicznymi.
Zwiększona odporność na zużycie: osiągnięta poprzez osadzenie twardych cząstek, takich jak węglik wolframu lub ceramika, w metalowej osnowie.
Poprawiona przewodność cieplna lub elektryczna: poprzez wprowadzenie włókien lub cząstek przewodzących.
Kontrolowana rozszerzalność cieplna: Krytyczna w elektronice, dopasowująca się do rozszerzalności półprzewodników.
Wielofunkcyjność: Pojedynczy arkusz kompozytowy można zaprojektować tak, aby spełniał wiele funkcji, takich jak jednoczesne zapewnianie wsparcia strukturalnego, odporność na zużycie i zarządzanie temperaturą.
Anizotropia: Właściwości można zaprojektować tak, aby były kierunkowe (anizotropowe), na przykład mocne w jednym kierunku dzięki ułożonym włóknom, co jest idealne do określonych zastosowań nośnych.
„Podłoże z arkuszy kompozytowych” to szeroka kategoria. Typy kluczy obejmują:
Kompozyty z osnową metaliczną (MMC): Podstawa metalowa (np. aluminium, miedź) wzmocniona cząstkami ceramicznymi (np. węglikiem krzemu, węglikiem boru) lub włóknami.
Kompozyty z osnową ceramiczną (CMC): osnowa ceramiczna (np. węglik krzemu) wzmocniona włóknami ceramicznymi, zapewniająca wyjątkową wytrzymałość w wysokich temperaturach i odporność na pękanie w porównaniu z ceramiką monolityczną.
Kompozyty z osnową polimerową (PMC): żywica polimerowa (np. epoksydowa) wzmocniona włóknami ciągłymi (np. węglowym, szklanym, aramidowym). Są to klasyczne arkusze „kompozytowe” stosowane w przemyśle lotniczym i sportowym.
Kompozyty laminowane: Wiele warstw różnych materiałów (np. metali, polimerów) jest łączonych ze sobą, tworząc arkusz o właściwościach pochodzących od każdej warstwy.
Podłoża arkuszowe kompozytowe mają fundamentalne znaczenie w branżach zaawansowanych technologii:
Opakowania na elektronikę: używane jako podłoża dla chipów i obwodów półprzewodnikowych. Przykłady obejmują:
Miedź klejona bezpośrednio (DBC): Arkusz ceramiczny (taki jak Al₂O₃ lub AlN) z miedzią związaną po obu stronach, stosowany w modułach mocy.
PCB z metalowym rdzeniem: metalowa podstawa (podobna do aluminium) z warstwą dielektryka i warstwą obwodu, stosowana w oświetleniu LED.
Przemysł lotniczy i obronny: Jako panele konstrukcyjne do poszycia samolotów, elementów satelitów i systemów opancerzenia, gdzie krytyczna jest lekkość i wysoka wytrzymałość.
Wykładziny odporne na zużycie: Arkusze MMC zawierające węglik wolframu lub inne twarde fazy są używane do wykładania sprzętu w górnictwie, rolnictwie i transporcie materiałów.
Zarządzanie ciepłem: Jako radiatory lub rozpraszacze ciepła w elektronice dużej mocy, wykorzystujące kompozyty o wysokiej przewodności cieplnej (np. Al-SiC).
Poniższa tabela podsumowuje najważniejsze funkcje w celu szybkiego przeglądu:
| Funkcja | Opis | Zaleta |
| Podstawowa koncepcja | Arkusz bazowy wykonany przez połączenie dwóch lub więcej różnych materiałów. | Umożliwia tworzenie materiałów o kombinacjach właściwości niemożliwych dla pojedynczego materiału. |
| Kluczowa zasada | Synergia. Matryca i wzmocnienie współpracują ze sobą, tworząc doskonałe właściwości. | Osiąga optymalną równowagę, np. wytrzymałość matrycy i twardość wzmocnienia. |
| Wspólne posiłki | Cząstki (węglik, ceramika), włókna (węgiel, szkło). | Nadaje określone właściwości, takie jak odporność na zużycie lub wysoka wytrzymałość. |
| Wspólne macierze | Metale (Al, Cu), Polimery (Epoksyd), Ceramika (SiC). | Zapewnia fazę ciągłą, zapewniając wytrzymałość i wiązanie zbrojenia. |
| Główny sterownik | Wydajność i funkcjonalność. | Umożliwia tworzenie lekkich, wydajnych i trwałych projektów w zaawansowanej inżynierii. |
| Kluczowe branże | Elektronika, przemysł lotniczy, motoryzacyjny, obronny, produkcja wysokiej klasy. | Materiał umożliwiający postęp technologiczny w tych sektorach. |
Podsumowując, A Podłoże z arkuszy kompozytowych jest wysoce inżynieryjnym materiałem podstawowym. Nie jest to prosty surowiec, ale wyrafinowana platforma zaprojektowana od poziomu atomowego w celu zapewnienia określonych właściwości mechanicznych, termicznych i elektrycznych, co czyni go niezbędnym w nowoczesnych zastosowaniach o wysokiej wydajności.