
Un substrat de foaie compozită se referă la un material de bază, de obicei sub formă de foaie, care este compus din două sau mai multe faze fizice sau chimice distincte combinate pentru a crea un material nou cu proprietăți superioare în comparație cu componentele sale individuale. În contexte industriale avansate, aceasta implică adesea combinarea unei matrice dure, ductile (cum ar fi un metal sau un polimer) cu o fază tare, de întărire (cum ar fi particulele sau fibrele ceramice) pentru a obține un echilibru de rezistență, tenacitate și alte proprietăți funcționale specifice.
Aceste substraturi sunt proiectate pentru a servi ca o platformă de bază pentru procesarea ulterioară sau ca o componentă structurală de bază în aplicații solicitante.
Proprietăți personalizate: Avantajul principal este abilitatea de a proiecta un material cu un set specific de proprietăți care nu se găsesc într-un singur material. Aceasta include optimizarea pentru:
Raport mare rezistență-greutate: în special în compozite cu matrice polimerică sau metalică armate cu fibre de carbon sau ceramice.
Rezistență sporită la uzură: Se realizează prin încorporarea particulelor dure, cum ar fi carbura de tungsten sau ceramica, într-o matrice metalică.
Conductivitate termică sau electrică îmbunătățită: Prin încorporarea de fibre sau particule conductoare.
Expansiune termică controlată: critică în electronică pentru a se potrivi expansiunii semiconductorilor.
Multifuncționalitate: O singură foaie compozită poate fi proiectată pentru a îndeplini mai multe roluri, cum ar fi furnizarea de suport structural, rezistență la uzură și management termic simultan.
Anizotropie: Proprietățile pot fi proiectate pentru a fi direcționale (anizotrope), cum ar fi puternice într-o direcție datorită fibrelor aliniate, ceea ce este ideal pentru aplicații specifice portante.
„Sustratul din foi compozite” este o categorie largă. Tipurile cheie includ:
Compozite cu matrice metalică (MMC): o bază metalică (de exemplu, aluminiu, cupru) armată cu particule ceramice (de exemplu, carbură de siliciu, carbură de bor) sau fibre.
Compozite cu matrice ceramică (CMC): o matrice ceramică (de exemplu, carbură de siliciu) întărită cu fibre ceramice, oferind rezistență excepțională la temperatură ridicată și duritate la rupere în comparație cu ceramica monolitică.
Compozite cu matrice polimerică (PMC): O rășină polimerică (de exemplu, epoxidice) întărită cu fibre continue (de exemplu, carbon, sticlă, aramidă). Acestea sunt foile clasice „compozite” folosite în industria aerospațială și în articolele sportive.
Compozite laminate: mai multe straturi de materiale diferite (de exemplu, metale, polimeri) sunt legate împreună pentru a crea o foaie cu proprietăți derivate din fiecare strat.
Substraturile din foi compozite sunt fundamentale în industriile de înaltă tehnologie:
Ambalaj electronice: Folosit ca substrat pentru cipuri și circuite semiconductoare. Exemplele includ:
Cupru lipit direct (DBC): O foaie ceramică (cum ar fi Al₂O₃ sau AlN) cu cupru lipit pe ambele părți, utilizată pentru modulele de putere.
PCB-uri cu miez metalic: o bază metalică (cum ar fi aluminiul) cu un strat dielectric și un strat de circuit, utilizată pentru iluminarea cu LED-uri.
Aerospațial și apărare: Ca panouri structurale pentru învelișuri de aeronave, componente de sateliți și sisteme de blindaj, unde greutatea ușoară și rezistența ridicată sunt esențiale.
Căptușeli rezistente la uzură: foile MMC care conțin carbură de tungsten sau alte faze dure sunt folosite pentru a căptuși echipamentele din minerit, agricultură și manipularea materialelor.
Managementul termic: Ca radiatoare sau distribuitoare în electronice de mare putere, utilizând compozite cu conductivitate termică ridicată (de exemplu, Al-SiC).
Următorul tabel rezumă caracteristicile cheie pentru o privire de ansamblu rapidă:
| Caracteristică | Descriere | Avantaj |
| Conceptul de bază | O foaie de bază realizată prin combinarea a două sau mai multe materiale diferite. | Permite crearea de materiale cu combinații de proprietăți imposibile pentru un singur material. |
| Principiul cheie | Sinergie. Matricea și armarea lucrează împreună pentru a crea proprietăți superioare. | Realizează un echilibru optim, de exemplu, duritatea din matrice și duritatea din armătură. |
| Întăriri comune | Particule (carbură, ceramică), fibre (carbon, sticlă). | Oferă proprietăți specifice, cum ar fi rezistența la uzură sau rezistența ridicată. |
| Matrici comune | Metale (Al, Cu), Polimeri (Epoxid), Ceramica (SiC). | Oferă faza continuă, oferind duritate și leagă armătura. |
| Șoferul principal | Performanță și funcționalitate. | Permite modele ușoare, eficiente și durabile în inginerie avansată. |
| Industrii cheie | Electronică, aerospațială, auto, apărare, producție high-end. | Materialul care permite progresul tehnologic în aceste sectoare. |
Pe scurt, a Substrat din foaie compozită este un material de bază de înaltă inginerie. Nu este o simplă materie primă, ci o platformă sofisticată concepută de la nivel atomic până la a oferi proprietăți mecanice, termice și electrice specifice, făcându-l indispensabil pentru aplicațiile moderne de înaltă performanță.