संशोधित सामग्री का अवलोकन
परिभाषा और वर्गीकरण
संशोधित सामग्री ऐसी सामग्री है जिसमें आधार सामग्री को भौतिक या रासायनिक साधनों द्वारा इलाज किया जाता है ताकि उसके गुणों में सुधार किया जा सके या इसे नए कार्यों दिया जा सके। इन सामग्रियों का संशोधन या तो एक माइक्रोस्ट्रक्चरल समायोजन या रासायनिक संरचना में परिवर्तन हो सकता है।
संशोधन विधियों के अनुसार, संशोधित सामग्री को मुख्य रूप से शारीरिक रूप से संशोधित सामग्री और रासायनिक रूप से संशोधित सामग्री में वर्गीकृत किया जाता है। भौतिक संशोधन में आमतौर पर भरना, सम्मिश्रण, समग्र वृद्धि और अन्य साधन शामिल होते हैं; रासायनिक संशोधन में कॉपोलीमराइजेशन, ग्राफ्टिंग, क्रॉसलिंकिंग और अन्य रासायनिक साधन शामिल हो सकते हैं।
सामग्री के प्रकार के अनुसार, संशोधित सामग्री को संशोधित पॉलिमर, संशोधित धातुओं, संशोधित सिरेमिक, और इसी तरह से वर्गीकृत किया जा सकता है। प्रत्येक प्रकार की संशोधित सामग्री में इसके विशिष्ट अनुप्रयोग क्षेत्र और प्रदर्शन आवश्यकताएं होती हैं।
संशोधन और आवेदन के क्षेत्र का उद्देश्य
संशोधित सामग्रियों का उद्देश्य विशिष्ट अनुप्रयोगों की जरूरतों को पूरा करना और सामग्री के प्रदर्शन में सुधार करना है, जिसमें यांत्रिक गुणों, थर्मल गुणों, विद्युत गुणों, रासायनिक स्थिरता और इतने पर सीमित नहीं हैं।
पॉलिमर संशोधित सामग्री में यांत्रिक गुणों को बढ़ाने, थर्मल गुणों में सुधार करने और मौसम प्रतिरोध में सुधार करने की विशेषताएं हैं, और प्रक्रियाओं में भराव संशोधन, प्लास्टिसाइजिंग संशोधन, सम्मिश्रण संशोधन, ग्राफ्टिंग संशोधन, आदि शामिल हैं, जो व्यापक रूप से निर्माण सामग्री, ऑटोमोटिव उद्योग में उपयोग किए जाते हैं , विद्युत और इलेक्ट्रॉनिक उपकरण, और चिकित्सा उपकरण।
बढ़ी हुई यांत्रिक गुणों के साथ धातु संशोधित सामग्री, संक्षारण प्रतिरोध को बढ़ाती है, विद्युत चालकता विशेषताओं में सुधार, मिश्र धातु संशोधन की प्रक्रिया, सतह संशोधन, गर्मी उपचार संशोधन, डोपिंग संशोधन, आदि, एयरोस्पेस, ऑटोमोटिव उद्योग, विद्युत और इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।
सिरेमिक संशोधित सामग्रियों में यांत्रिक गुणों को बढ़ाने, थर्मल गुणों में सुधार, विद्युत गुणों में सुधार करने और कार्यक्षमता देने की विशेषताएं हैं, और प्रक्रिया में समग्र संशोधन, सतह संशोधन, सिन्टरिंग संशोधन, डोपिंग संशोधन, आदि हैं, जो व्यापक रूप से इलेक्ट्रॉनिक घटकों में उपयोग किए जाते हैं। चिकित्सा उपकरण, दुर्दम्य सामग्री और निर्माण सामग्री।
संशोधन के माध्यम से, सामग्री को उनके काम के माहौल के लिए बेहतर रूप से अनुकूलित किया जा सकता है, उत्पादों की विश्वसनीयता और स्थायित्व में सुधार किया जा सकता है, और नई सामग्री प्रौद्योगिकी के विकास को बढ़ावा देने में भी मदद कर सकता है।
संशोधन प्रौद्योगिकी और विधियाँ
भौतिक संशोधन प्रौद्योगिकी
भौतिक संशोधन प्रौद्योगिकी भौतिक साधनों द्वारा भौतिक गुणों में सुधार करने की एक विधि है, जिसमें सामग्री की आणविक संरचना में परिवर्तन शामिल नहीं है।
सामान्य भौतिक संशोधन तकनीकों में शामिल हैं:
भरना संशोधन: विभिन्न फिलर्स को जोड़कर, जैसे ग्लास फाइबर, कार्बन फाइबर, टैल्कम पाउडर, आदि, मैट्रिक्स सामग्री में सामग्री की कठोरता, शक्ति और गर्मी प्रतिरोध में सुधार करने के लिए। उदाहरण के लिए, ग्लास फाइबर के अलावा प्लास्टिक अपनी यांत्रिक शक्ति और तापमान प्रतिरोध में काफी सुधार कर सकते हैं।
सम्मिश्रण संशोधन: and बेहतर समग्र गुणों के साथ एक नई सामग्री प्राप्त करने की उम्मीद में दो या अधिक बहुलक सामग्री का सम्मिश्रण। उदाहरण के लिए, पॉलीविनाइल क्लोराइड के साथ पॉलीप्रोपाइलीन का सम्मिश्रण सामग्री के रासायनिक प्रतिरोध और प्रसंस्करण गुणों में सुधार कर सकता है।
समग्र सुदृढीकरण: मैट्रिक्स सामग्री के साथ एक मजबूत सामग्री, जैसे कार्बन या ग्लास फाइबर जैसे उच्च यांत्रिक गुणों के साथ कंपोजिट का गठन। इस तकनीक का व्यापक रूप से एयरोस्पेस और ऑटोमोटिव निर्माण में उपयोग किया जाता है।
भूतल संशोधन: सामग्री की सतह के रासायनिक और भौतिक गुणों को बदलना, प्लाज्मा उपचार, कोटिंग, आदि के माध्यम से, सामग्री के घर्षण प्रतिरोध, संक्षारण प्रतिरोध और आसंजन में सुधार करने के लिए।
रासायनिक संशोधन प्रौद्योगिकी
रासायनिक संशोधन प्रौद्योगिकी में नए या बेहतर गुण प्राप्त करने के लिए एक सामग्री की आणविक संरचना का समायोजन या परिवर्तन शामिल है।
प्रमुख रासायनिक संशोधन तकनीकों में शामिल हैं:
Copolymerization संशोधन: copolymerization प्रतिक्रिया के लिए अलग -अलग मोनोमर्स के अधीन करके, नए गुणों के साथ Copolymers बनते हैं। उदाहरण के लिए, एक्रिलोनिट्राइल-ब्यूटैडीन-स्टाइलिन (एबीएस) कोपोलिमर में अच्छे यांत्रिक और प्रसंस्करण गुण होते हैं।
ग्राफ्ट संशोधन: सामग्री की ध्रुवीयता, संगतता या प्रतिक्रियाशीलता में सुधार करने के लिए एक बहुलक श्रृंखला में नए कार्यात्मक समूहों या छोटी श्रृंखलाओं का परिचय। ग्राफ्ट संशोधन का उपयोग अक्सर अन्य सामग्रियों के साथ पॉलिमर या संगतता के चिपकने वाले गुणों में सुधार करने के लिए किया जाता है।
क्रॉस-लिंकिंग संशोधन: गर्मी प्रतिरोध, यांत्रिक शक्ति और सामग्री की रासायनिक स्थिरता में सुधार करने के लिए क्रॉस-लिंकिंग प्रतिक्रियाओं के माध्यम से बहुलक श्रृंखलाओं के बीच रासायनिक बंधनों का गठन। Vulcanization रबर के क्रॉस-लिंकिंग संशोधन का एक विशिष्ट उदाहरण है।
क्लोरीनीकरण संशोधन: of क्लोरीनीकरण प्रतिक्रियाओं के माध्यम से पॉलिमर में क्लोरीन परमाणुओं की शुरूआत, सामग्री के लौ मंदता, तेल प्रतिरोध और रासायनिक प्रतिरोध में सुधार करती है। पॉलीविनाइल क्लोराइड (पीवीसी) का क्लोरीनीकरण संशोधन सामान्य अनुप्रयोगों में से एक है।
प्लाज्मा संशोधन: सामग्री की सतह के साथ रासायनिक रूप से प्रतिक्रिया करने के लिए प्लाज्मा में सक्रिय कणों का उपयोग करना, सामग्री की सतह की ध्रुवीयता, wettability और जैव -रासायनिकता को बदलने के लिए नए कार्यात्मक समूहों को पेश करना। प्लाज्मा संशोधन प्रौद्योगिकी में बायोमेडिकल सामग्री के क्षेत्र में अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला है।
मुख्य प्रकार के संशोधित सामग्री
प्रबलित प्लास्टिकसरीनफोर्ड प्लास्टिक विभिन्न मजबूत सामग्री को जोड़कर यांत्रिक गुणों और प्लास्टिक के गर्मी प्रतिरोध में सुधार करते हैं।
मजबूत सामग्री के आधार पर, उन्हें निम्नानुसार वर्गीकृत किया जा सकता है:
ग्लास फाइबर प्रबलित प्लास्टिक (GFRP): glass कांच के फाइबर के साथ मजबूत सामग्री के रूप में, इसमें उच्च शक्ति और कठोरता है, और इसका व्यापक रूप से मोटर वाहन, इलेक्ट्रॉनिक्स और निर्माण उद्योगों में उपयोग किया जाता है।
कार्बन फाइबर प्रबलित प्लास्टिक (CFRP): uses कार्बन फाइबर को सुदृढीकरण के रूप में, इसमें उत्कृष्ट यांत्रिक गुण और हल्के विशेषताएं हैं और आमतौर पर एयरोस्पेस और उच्च-अंत वाले खेल के सामानों में उपयोग किया जाता है।
Aramid फाइबर प्रबलित प्लास्टिक (AFRP): of उत्कृष्ट गर्मी और प्रभाव प्रतिरोध के साथ, यह उच्च तापमान और उच्च शक्ति और उच्च मापांक की आवश्यकता वाले क्षेत्रों के लिए उपयुक्त है।
सख्त प्लास्टिकस्टॉफ़्ड प्लास्टिक का उपयोग मुख्य रूप से सख्त एजेंटों को जोड़कर प्लास्टिक के प्रभाव प्रतिरोध में सुधार करने के लिए किया जाता है, सामान्य सख्त एजेंटों में शामिल हैं:
रबर सख्त एजेंट: जैसे कि एथिलीन प्रोपलीन डायने रबर (ईपीडीएम), प्लास्टिक मैट्रिक्स में एक द्वीप संरचना बनाने के लिए, प्रभावी रूप से प्रभाव ऊर्जा को अवशोषित करने के लिए।
कोर-शेल कोपोलिमर टर्नर: ol कोर-शेल संरचना के साथ कोर-शेल संरचना के साथ कोपोलिमर, जैसे कि एबीएस, कोर और शेल के बीच इंटरफेसियल भूमिका के माध्यम से सामग्री की क्रूरता में सुधार करने के लिए।
नैनोपार्टिकल टफेनर्स: जैसे कि नैनोक्ले और कार्बन नैनोट्यूब, प्लास्टिक मैट्रिक्स के साथ बातचीत के माध्यम से सामग्री के फैलाव और क्रूरता में सुधार करने के लिए।
फ्लेम-रिटार्डेंट प्लास्टिकफ्लैम-रिटार्डेंट प्लास्टिक को मुख्य रूप से दो श्रेणियों में विभाजित किया गया है: सामग्री के आग के प्रदर्शन में सुधार के लिए लौ रिटार्डेंट्स को जोड़कर, एडिटिव और रिएक्टिव,:
एडिटिव फ्लेम रिटार्डेंट्स: एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड (एथ) और एंटीमनी ट्रायोक्साइड (एटीओ) के रूप में, प्लास्टिक में शारीरिक रूप से फैलने से, थर्मल इन्सुलेशन की एक सुरक्षात्मक परत का उत्पादन करते हुए, सामग्री के जलने को धीमा कर देता है।
प्रतिक्रियाशील लौ रिटार्डेंट्स: रासायनिक प्रतिक्रियाओं के माध्यम से प्लास्टिक की आणविक श्रृंखलाओं को, जैसे कि फास्फोरस और नाइट्रोजन वाले यौगिकों के माध्यम से, सामग्री की थर्मल स्थिरता में सुधार करने और दहन के दौरान एक लकड़ी का कोयला परत बनाने की क्षमता के लिए।
विस्तार-प्रकार की लौ रिटार्डेंट्स: inexpand जब ऑक्सीजन और गर्मी हस्तांतरण को अलग करने के लिए एक फोम चारकोल परत बनाने के लिए गर्म किया जाता है, जैसे कि अमोनियम पॉलीफॉस्फेट (एपीपी) और मेलामाइन।
संशोधित सामग्रियों की प्रदर्शन विशेषताएँ
यांत्रिक विशेषताएं
संशोधित सामग्रियों के यांत्रिक गुणों को अक्सर फाइबर, भराव या सम्मिश्रण तकनीकों को मजबूत करके काफी बढ़ाया जाता है। उदाहरण के लिए, ग्लास फाइबर प्रबलित प्लास्टिक (जीएफआरपी) की तन्यता और फ्लेक्सुरल ताकत को अनमॉडिफाइड प्लास्टिक की तुलना में कई बार बढ़ाया जा सकता है, इस प्रकार संरचनात्मक सामग्रियों की जरूरतों को पूरा करता है।
फाइबर को सुदृढ़ करना: isglass फाइबर सबसे अधिक उपयोग किए जाने वाले प्रबलिंग सामग्री हैं, और उनका जोड़ आमतौर पर 10% और 30% के बीच होता है, जो सामग्री की कठोरता और ताकत को प्रभावी ढंग से बढ़ा सकता है।
भरना संशोधन: कैल्शियम कार्बोनेट और तालक जैसे अकार्बनिक भराव जोड़कर, न केवल सामग्री के यांत्रिक गुणों में सुधार कर सकते हैं, बल्कि लागत को भी कम कर सकते हैं।
नैनो-मॉडिफिकेशन: कार्बन नैनोट्यूब और नैनोक्ले जैसे नैनोमैटेरियल्स के अलावा, कम अतिरिक्त राशि पर सामग्री के यांत्रिक गुणों में काफी सुधार कर सकते हैं।
थर्मल विशेषताएं
संशोधित सामग्रियों के थर्मल गुणों को विशिष्ट एडिटिव्स जोड़कर या विभिन्न अनुप्रयोगों के अनुरूप सामग्री संरचना को बदलकर अनुकूलित किया जा सकता है।
थर्मल स्थिरता: थर्मल स्टेबलाइजर्स, जैसे एंटीऑक्सिडेंट और फ्लेम रिटार्डेंट्स को जोड़कर उच्च तापमान पर सामग्री की स्थिरता और सुरक्षा में सुधार।
थर्मल चालकता: oters कार्बन नैनोट्यूब से भरे पॉलिमर जैसे कुछ संशोधित सामग्री में उच्च तापीय चालकता होती है और वे थर्मल प्रबंधन अनुप्रयोगों जैसे कि हीट सिंक के लिए उपयुक्त हैं।
थर्मल प्रतिरोध: सामग्री के दीर्घकालिक सेवा तापमान को एयरोस्पेस अनुप्रयोगों के लिए कार्बन फाइबर प्रबलित प्लास्टिक (CFRP) जैसे फाइबर या गर्मी-प्रतिरोधी एडिटिव्स को मजबूत करने के समावेश के माध्यम से बढ़ाया जाता है।
रासायनिक प्रतिरोध
एक संशोधित सामग्री का रासायनिक प्रतिरोध रासायनिक प्रतिरोधी योजक के अतिरिक्त या सामग्री की रासायनिक संरचना को बदलकर बढ़ाया जाता है ताकि यह कठोर रासायनिक वातावरण में स्थिर रहे।
एसिड और क्षार प्रतिरोध: एसिड, क्षार और अन्य रसायनों के लिए सामग्री का प्रतिरोध एसिड और क्षार प्रतिरोधी भराव या कोटिंग्स को जोड़कर सुधार किया जाता है।
सॉल्वेंट प्रतिरोध: कुछ संशोधित प्लास्टिक सॉल्वेंट-प्रतिरोधी घटकों के अलावा विलायक वातावरण में स्थिर रहते हैं, जैसे कि पॉलीटेट्रफ्लुओरोएथिलीन (पीटीएफई), जैसे कि सील जैसे अनुप्रयोगों के लिए।
ऑक्सीकरण प्रतिरोध: ox एंटीऑक्सिडेंट के अलावा ऑक्सीकरण वातावरण में भौतिक जीवन में सुधार या ऑक्सीकरण-प्रतिरोधी सब्सट्रेट के उपयोग के माध्यम से
