مجله بنیادی 

خلاصه

صنعت کامپوزیت نساجی پاسخ ثابتی از کاربران دریافت می کند، این نه تنها جایگزین استفاده معمولی از مواد نساجی بلکه شامل استفاده از الیاف پایه طبیعی و ضایعات صنایع وابسته است. نانوتکنولوژی بسیار گسترده است و زمینه رو به رشدی که به کامپوزیت های نساجی ارزش می افزاید. تحقیقات نانو کامپوزیت ها و فواید انبوه آن وعده ها در دهه گذشته پوشش مطبوعاتی قابل توجهی را به خود جلب کرده است. در ابتدا کامپوزیت ها برای  تکنولوژی ساخت قوی که تعیین می کند مواد با ارزش بالا و کم هزینه در شرایط معقول تولید شود شرایط کامپوزیت های نانوتکنولوژی مورد استفاده برای تعدادی از کاربردها مانند کاربردهای الکترونیک، محافظ تداخل الکترومغناطیسی یا حفاظت در برابر برخورد صاعقه، منسوجات پزشکی و غیره.

معرفی

در طول سی سال گذشته مواد کامپوزیتی، پلاستیک و سرامیک مواد غالب در حال ظهور بوده‌اند. حجم و تعداد کاربرد مواد کامپوزیت به طور پیوسته رشد کرده است، نفوذ و تسخیر بازارهای جدید بی وقفه مواد کامپوزیت مدرن بخش قابل توجهی از مهندسی شده را تشکیل می دهند

بازار مواد اعم از محصولات روزمره تا کاربردهای پیچیده. در حالی که کامپوزیت ها دارند

در حال حاضر ارزش خود را به عنوان مواد کاهش وزن ثابت کرده اند، چالش فعلی این است که آنها را مقرون به صرفه کنیم. را تلاش‌ها برای تولید اجزای کامپوزیتی جذاب از نظر اقتصادی منجر به چندین نوآوری شده است تکنیک های تولید در حال حاضر در صنعت کامپوزیت استفاده می شود. نانوتکنولوژی یک حوزه نوظهور است که از طریق آن می توان محصولات جدید در مقیاس بزرگ تولید کرد. تولید نسل جدید منسوجات که برخورداری از خواص ضد میکروبی با استفاده از نانوذرات توجه زیادی را از سوی هر دو به خود جلب کرده است دانشمندان و مصرف کنندگان در سال های اخیر. علاوه بر این، نانوذرات فلزی به دلیل داشتن خواص منحصر به فردی از خود نشان می‌دهند پیکربندی الکترونیکی عجیب و غریب، سطح بسیار بزرگ و مقدار زیاد اتم های سطح. به عنوان مثال، نانوذرات فلزی نوار جذب تخته ای را در ناحیه مرئی طیف الکترومغناطیسی نشان می دهند. مقداری خواص شگفت انگیز فلزات به منظور بهبود فعالیت های فوتوکاتالیستی نیمه هادی ها مانند

TiO2، SiO2، که از کارآمدترین آنها هستند که منجر به خواص فوتوکاتالیستی بالاتر حتی در زیر پرتوهای مرئی برخی از فلزات نجیب مانند Ag، Au و Pd در زمینه تولید نانو امتحان خود را پس داده اند. کامپوزیت ها نانو نقره که یکی از نانومواد برجسته در میان فلزات نجیب است، کاربردهای گسترده ای دارد در صنایع متمایز مانند پزشکی، بیوشیمی، الکتروشیمی و نوری و در واقع مصرف آن در صنعت نساجی به دلیل داشتن خواص ضد میکروبی. مشخص شده است که نانوذرات دارای خواص شیمیایی، الکتریکی، نوری و فیزیکی منحصر به فردی هستند و

فعالیت بیولوژیکی که ممکن است به طور قابل توجهی با مواد یونی و حجیم متفاوت باشد و این خواص عمدتاً هستند اندازه، شکل، ترکیب، بلورینگی و ساختار نانوذرات تعیین می شود. مسیر سنتز نانوذرات فلزی تأثیر زیادی بر اندازه، شکل و مورفولوژی آنها دارد. به عنوان غیر مادی معمولی سنتز شامل استفاده از مواد شیمیایی خطرناک، تبدیل مواد کم، نیازهای انرژی بالا و تصفیه بیهوده، بیشتر روش‌های تولید جدید بر روی «سنتز سبز» متمرکز شده‌اند، از جمله استفاده از مواد شیمیایی غیر سمی، حلال‌های خوش‌خیم محیط‌زیست و مواد تجدیدپذیر. اعتقاد بر این است که ضد میکروبی است فعالیت نانوذرات فلزی از اندازه ذرات کوچک و سطح ویژه بالای آنها ناشی می شود.

کامپوزیت های نساجی

کامپوزیت ها سیستم های مواد چند منظوره ای هستند که ویژگی هایی را ارائه می دهند که از هیچ گسسته ای قابل دستیابی نیست مواد آنها ساختارهای منسجمی هستند که با ترکیب فیزیکی دو یا چند ماده سازگار، متفاوت ساخته می شوند در ترکیب و خصوصیات و گاه در شکل. اما برای سادگی، کامپوزیت ها می توانند بر اساس ماهیت ماتریسی که هر نوع دارد به دسته‌هایی دسته‌بندی شود. روش های ساخت نیز متفاوت است با توجه به خواص فیزیکی و شیمیایی ماتریس ها و الیاف تقویت کننده.

کامپوزیت های ماتریس پلیمری (PMC)

رایج ترین کامپوزیت های پیشرفته، کامپوزیت های زمینه پلیمری هستند. این کامپوزیت ها از یک پلیمر تشکیل شده اند ترموپلاستیک یا ترموست تقویت شده توسط فیبر (کربن طبیعی یا بور). این مواد را می توان مد کرد به اشکال و اندازه های مختلف آنها استحکام و سختی زیادی همراه با مقاومت در برابر خوردگی دارند.

دلیل رایج ترین آنها هزینه کم، استحکام بالا و اصول ساخت ساده آنهاست.

کامپوزیت های نساجی

کامپوزیت ها سیستم های مواد چند منظوره ای هستند که ویژگی هایی را ارائه می دهند که از هیچ گسسته ای قابل دستیابی نیست مواد آنها ساختارهای منسجمی هستند که با ترکیب فیزیکی دو یا چند ماده سازگار، متفاوت ساخته می شوند در ترکیب و خصوصیات و گاه در شکل. اما برای سادگی، کامپوزیت ها می توانند بر اساس ماهیت ماتریسی که هر نوع دارد به دسته‌هایی دسته‌بندی شود. روش های ساخت نیز متفاوت است با توجه به خواص فیزیکی و شیمیایی ماتریس ها و الیاف تقویت کننده.

کامپوزیت های ماتریس پلیمری (PMC)

رایج ترین کامپوزیت های پیشرفته، کامپوزیت های زمینه پلیمری هستند. این کامپوزیت ها از یک پلیمر تشکیل شده اند ترموپلاستیک یا ترموست تقویت شده توسط فیبر (کربن طبیعی یا بور). این مواد را می توان مد کرد به اشکال و اندازه های مختلف آنها استحکام و سختی زیادی همراه با مقاومت در برابر خوردگی دارند. دلیل رایج ترین آنها هزینه کم، استحکام بالا و اصول ساخت ساده آنهاست. کامپوزیت های زمینه فلزی همانطور که از نام آن پیداست دارای ماتریس فلزی هستند. نمونه هایی از ماتریس ها در این گونه کامپوزیت ها شامل آلومینیوم، منیزیم و تیتانیوم است. فیبر معمولی شامل کربن و کاربید سیلیکون است. فلزات هستند عمدتاً برای مطابقت با نیازهای طراحی تقویت شده است. به عنوان مثال، سفتی الاستیک و استحکام فلزات می تواند باشد افزایش یافته است، در حالی که ضریب انبساط حرارتی زیاد و رسانایی حرارتی و الکتریکی فلزات می تواند با افزودن الیافی مانند کاربید سیلیکون کاهش می یابد.

کامپوزیت های ماتریس سرامیکی (CMC)

کامپوزیت های زمینه سرامیکی دارای ماتریس سرامیکی مانند آلومینا، کلسیم، آلومینوسیلیکات تقویت شده توسط سیلیکون هستند. کاربید از مزایای CMC می توان به استحکام بالا، سختی، محدودیت دمای سرویس بالا برای سرامیک ها اشاره کرد. بی اثری شیمیایی و چگالی کم. به طور طبیعی در برابر دمای بالا مقاوم هستند، مواد سرامیکی تمایل به شکننده شده و دچار شکستگی می شود. کامپوزیت های ساخته شده با ماتریس های سرامیکی با سیلیکون تقویت می شوند الیاف کاربید این کامپوزیت ها همان تحمل دمای بالا را در برابر آلیاژهای فوق العاده ارائه می دهند اما بدون چنین آلیاژی تراکم بالا. ماهیت شکننده سرامیک ها ساخت کامپوزیت را دشوار می کند. معمولا اکثر تولیدات CMC فرآیندها شامل مواد اولیه به شکل پودر است. چهار دسته از ماتریس های سرامیکی وجود دارد: شیشه (به راحتی ساخت به دلیل دمای نرم شدن پایین، شامل بوروسیلیکات و سیلیکات آلومینا)، معمولی سرامیک (کاربید سیلیکون، نیترید سیلیکون، اکسید آلومینیوم و اکسید زیرکونیوم کاملا کریستالی هستند)، سیمان و اجزای کربن بتن شده.

کامپوزیت های کربن-کربن (CCM)

CCM ها از الیاف کربن در ماتریس کربن استفاده می کنند. کامپوزیت های کربن-کربن در دمای بسیار بالا استفاده می شوند محیط هایی تا 6000 عدد و بیست برابر قوی تر و 30 برابر سبک تر از الیاف گرافیت هستند.

فناوری نانو

نانوتکنولوژی شامل ایجاد و دستکاری ذرات در مقیاس نانو است، یعنی ذرات با محدوده در اندازه های 1 تا 1000 نانومتر (nm) که 1 نانومتر برابر با 1 میلیاردیم متر است. نانومواد شامل نانولوله‌های کربنی تک جداره (CNT) است که استوانه‌های بلند و نازکی از اتم‌های کربن هستند که در یک شبکه گرافیتی چیده شده‌اند.

ساختار، و نانولوله‌های کربنی چند دیواره، که استوانه‌های متحدالمرکز اتم‌های کربن در یک گرافیت مشابه هستند. ساختاری که توسط نیروهای بین مولکولی ضعیف به هم متصل شده است. این ذرات مبتنی بر کربن دارای نسبت ابعادی هستند که در محدوده قرار دارند از 100:1 تا 10000:1

.

ساخت کامپوزیت:

کامپوزیت ها مواد هیبریدی هستند که از یک رزین پلیمری تقویت شده توسط الیاف ساخته شده و ترکیبی از مواد مکانیکی بالا و عملکرد فیزیکی الیاف و ظاهر، پیوند و خواص فیزیکی پلیمرها. ساخت در کامپوزیت ها معمولا از دو ماده استفاده می شود که عبارتند از:

ترکیب کامپوزیت

کامپوزیت های الیاف کوتاه و ناپیوسته بیشترین سهم از کاربردهای موفق را بر عهده دارند. چه با تعداد قطعات یا مقدار مواد استفاده شده اندازه گیری شود. مهمترین بخش در کامپوزیت ها این است آنها محصولات سفارشی هستند، یعنی خواص فیزیکی و مکانیکی آنها را می توان بر اساس نیاز قالب گیری کرد از کاربر بنابراین لایه های مختلفی از الیاف برای به دست آوردن مواد کامپوزیت با هم ساندویچ می شوند. همانطور که نشان داده شده است در شکل زیر می‌توان مشاهده کرد که چگونه الیافی که در جهات مختلف قرار گرفته‌اند در هنگام ترکیب با یکدیگر غلبه می‌کنند

مشکلات قدرتی که در مرحله انفرادی با آن مواجه بودند.

کامپوزیت های سفارشی

کامپوزیت از تعدادی تکنیک برای ساخت خود استفاده می کند، اما بیشتر

فرآیندهای تولید رایج به شرح زیر است:

1. لمینیت دستی

2. تکنیک تزریق رزین

3. روش فشار گرم

4. فیلامنت سیم پیچ Pultrusion

ویژگی های کامپوزیت ها

یک ماده کامپوزیت از دو فاز تشکیل شده است. این شامل یک یا چند فاز ناپیوسته است که در a تعبیه شده است فاز پیوسته فاز ناپیوسته معمولا سخت تر و قوی تر از فاز پیوسته است و نامیده می شود "تقویت کننده" یا "مواد تقویت کننده"، در حالی که فاز پیوسته به عنوان "ماتریس" نامیده می شود. ماتریکس معمولا انعطاف پذیرتر و سخت تر است. فاز پراکنده را نگه می دارد و بار را با آن به اشتراک می گذارد. ماتریس تشکیل شده است از هر یک از سه نوع ماده اصلی یعنی پلیمرها، فلزات یا سرامیک ها. ماتریس فرم حجیم یا همان را تشکیل می دهد

قطعه یا محصول فاز ثانویه تعبیه شده در ماتریس یک فاز ناپیوسته است. معمولا سخت تر است و قوی تر از فاز پیوسته برای تقویت کامپوزیت ها کار می کند و مکانیکی کلی را بهبود می بخشد خواص ماتریس خواص کامپوزیت ها به شدت به خواص ترکیب آنها بستگی دارد مواد، توزیع آنها و تعامل بین آنها. خواص ترکیبی ممکن است کسر حجمی باشد مجموع خواص اجزاء یا اجزاء تشکیل دهنده ممکن است به روشی هم افزایی در تعامل باشند که منجر به بهبود یا خواص بهتر جدا از ماهیت مواد تشکیل دهنده، هندسه آرماتورها (شکل، اندازه و توزیع اندازه) تا حد زیادی بر خواص کامپوزیت تأثیر می گذارد. غلظت توزیع و جهت آرماتور نیز بر خواص تأثیر می گذارد. شکل فاز ناپیوسته اندازه و اندازه توزیع (که بافت مواد را کنترل می کند) و کسر حجمی، ناحیه سطحی را تعیین می کند که نقش مهمی در تعیین میزان برهمکنش بین تقویت کننده و ماتریس دارد. غلظت، که معمولاً به صورت حجم یا کسر وزنی اندازه گیری می شود، سهم یک جزء را تعیین می کند به خواص کلی کامپوزیت ها. این تنها مهم ترین پارامتری نیست که بر روی آن تأثیر می گذارد خواص کامپوزیت ها، بلکه یک متغیر تولیدی که به راحتی قابل کنترل است که برای تغییر خواص آن استفاده می شود.

کاربردهای فناوری نانو در کامپوزیت های نساجی

1. نانو کامپوزیت پلاستیک و نانولوله های کربنی در بسته بندی

2. نانو ترکیبات متخلخل در عایق و میکروالکترونیک

3. نانوذرات در پلاستیک و کلوئید

4. پوشش های نانو

5. منسوجات هوشمند.

6. محصور کردن نانو در کامپوزیت ها برای تکمیل عطر.

7. ترکیبات نانو برای ساخت کامپوزیت های نبافته.

نتیجه:

امروزه در کامپوزیت ها روند رو به رشدی وجود دارد و بسیاری از محصولات با ادغام با آنها اهمیت پیدا کرده اند یک محصول دیگر مشخص شده است که کامپوزیت ها قبلاً ارزش خود را به عنوان مواد کاهش وزن ثابت کرده اند. چالش فعلی این است که آنها را مقرون به صرفه کنیم. تلاش برای تولید کامپوزیت جذاب از نظر اقتصادی اجزاء منجر به چندین تکنیک تولید نوآورانه شده است که در حال حاضر در حال استفاده است

صنعت کامپوزیت نانوتکنولوژی یک حوزه نوظهور است که از طریق آن می توان تولیدات جدید در مقیاس بزرگ را انجام داد.

FIBRE2FASHION.COM

در مورد پارچه ها در صنعت نساجی بیشتر بخوانید :

بودجه 25-2024 هند: واکنش های متفاوت از صنعت نساجی (2024-25 )

آینده مد با رشد و ارتقای صنعت نساجی در 2050 چگونه است ؟ (2024-25)

با صنعت نساجی در سال جدید یک طوفان کامل را تجربه کنیم ( 2023 )