הבנת התנגדות לזכוכית ו- Ceramics

זכוכית וקרמיקה הם חומרים כלולים, בשל הבהירות האופטית שלהם, אינטונציה כימית, קשיחות ויציבות תרמית. היישומים שלהם משתרעים מאלקטרוניקה צרכנית ומכוניות מתפתלות לחיפוי אדריכלי, שתלים רפואיים ומערכות הגנה מתקדמות.עם זאת, הגמישות הטמונות שלהם - אשר מופעלת על ידי חוסר עיוות פלסטי לפני ששבר - גורם להם רגישים מאוד להשפעה פתאומית של חומר זה יכול לכאורה על פני השטח של לחץ דרמטי או לחץ על פני השטח.

התנגדות השפעה היא לא רכוש חומרי יחיד, אלא גם שילוב מורכב של קשיחות שבורה, מודלוס גמיש, קשיחות, מצב מתח חיסוני, ואוכלוסיית פגם. עבור מוצקים מלוטשים, תהליך הכישלון נשלט על ידי התיאוריה של גריפית של שבר, שבו הכוח המניע לדחיסות סדק נגזר באופן משמעותי אנרגיה גמישה או ההתנגדות מגיעה מהאנרגיה של פני השטח של החומר.

הנדסה פני השטח מתייחסת לבעיה באזור הפגיע ביותר: פני השטח.על ידי שינוי שכבה דקה, בדרך כלל מיקרונים לעשרות מיקרונים עבה, זה אפשרי לרפא או לחסל פגמים משטח, לגרום ללחץ דחיסה מועיל, וליצור מחסום מגן כי סופג או deflects השפעה אנרגיה. גישה זו היא הרבה יותר כלכלית ומעשית מאשר שינוי ההרכב או המבנה, אשר יכול להקריב תכונות רצויות כמו שקיפות או משקל, לחקור את הטכניקות של קרמיקה, ואפקטים של קרמיקה של הנדסת פני השטח.

טכניקות הנדסה מרחבית למחתרת השפעה

כמה שיטות הנדסה משטח פותחו ומעודנות כדי לשפר את ביצועי ההשפעה של זכוכית וקרמיקה.הם יכולים להיות מסווגים על בסיס המנגנון הבסיסי שלהם: מניפולציה מתח, הפחתה פגומה ויצירת מחסום.

1 המלכודות הקשות: גדרות הקרב

ציפויים קשים משמשים כ"מגן" המגן על המצע השברירי של השפעה ישירה ועומסי בטן (DLC) על מנת למנוע חדירה, ו, ביישומים רבים, שקיפות אופטית (DPV) כוללת עלייה משמעותית של פחמן (DLC) יעילה במיוחד מכיוון שהם משלבים קשיחות קיצונית (עד 80a) עם חיכוך נמוך ורטיבות ברזולוציה כימית, כאשר הם יכולים להפחית את הפחתת הפחתת הפחתת ה-DLC) באמצעות סיליקון (DLC) באמצעות סיליקון)

Ion Implantation: Tailoring Subsurface Stresses

השתלת Ion כוללת צמצום של תזרים באנרגיה גבוהה (בדרך כלל 10-200 keV) לתוך פני השטח של זכוכית או קרמיקה, שם הם באים לנוח בתוך שכבה רדודה (100 nm ל 1 μm) תהליך זה מציג נזק אצווה מורכב, עקירה אטומית, אך מתחים דחוסים עקב ההתרחבות הנגרמת על ידי השתלים, עבור זכוכית, חנקן, כגון לחץ על ידי חנקן (R) ביעילות, 000) או לחץ חזק יותר (R)

דף הבית > Surface Texturing and Ending: Eliminating Flaws

פגמים משטח הם אתרי החניכה העיקריים עבור שבר השפעה.פולינג היא השיטה הפשוטה ביותר להסרת שריטות, בורות ומיקרו-פצ'טים חוזרים על עצמם, עם זאת, שימתוק מכני קונבנציונלי יכול להציג את הנזק התת-קרקעי שלה.טכניקות מתקדמות כגון מגנטיות סיום (MRF) ואפקטים כימיים-mechanical-meive של לייזר (CMP) יכולות לייצר כמעט משטחים ללא פגע מתחת ל-Ricial לייזר (R) או ל-Ricial לייזר (R) או ל-Ricial Repressing) או ל-Ricial Repressing) או ל-Ricial לייזר (Ricial Repressing) או ל-Ricial) או למנוע לחץ דם (CMP) או ל-Ricial Repressing) או ל-Ricial Repressing) של אבטחה (CMP) של אבטחה (CMP) של אבטחה (CMP) של אבטחה (CMP) או ל-R.

התחזקות תרמית וכימיקלית: מסורתית אך יעילה

למרות שלא רק הנדסה פני השטח, מזג תרמי וחיזוק כימי הם בלתי נפרד זכוכית עמידת השפעה.החום מזג האוויר העשרדבן ליד נקודת הרכך שלה ולאחר מכן מתקרר במהירות את פני השטח, יצירת מתחים דחוסים בעור ובמתחים בריבת. זה לחץ על גבי באופן דרמטי מגביר את האנרגיה הנדרשת עבור שבר.

אסטרטגיות הנדסה פני השטח

בהתבסס על טכניקות בסיסיות, החוקרים חקרו גישות סינרגיסטיות וביולוגיות בהשראת דחיפות למגבלות ההתנגדות להשפעה.

ננודור ומדורגות

ציפויים הומוגניים מסורתיים סובלים ממעברי רכוש פתאומיים בממשק, אשר יכול לגרום לריכוז דמינציה או מתח. על ידי ציפויים הנדסיים עם ⁇ בהרכב או אדריכלות ננו-שכבתית, בעיות אלה מופחתות.לדוגמה, ציפוי מוקרן מאותו titanium כדי לטיוטריד אנרגיה הכולל של עובי טיטניום מספק עלייה הדרגתית בנוקשות, צמצום של מתחים בין- 20%, כמו מצופה של אנרגיה חנקן, כמו β- 2.

Graphene ו 2D חומרים שיפורים

Graphene oxide (GO) ו מופחת oxide גרף (rGO) משכה תשומת לב כמו סוכני חיזוק בציפוי זכוכית וקרמיקה. אלה 2D הסדינים ניתן לשלב ציפוי פולימר או סול-גל החל משטח הזכוכית. יחסם הגבוה וחוזק פנימי (Rol GPa) מאפשר להם ליצור נתיב קדחתני עבור סדקים, סופג אנרגיה מוגברת על ידי חשיפה של אלכוהול / פיזור חזק.

מבנים דתיים בהשראת Nacreous Structures

הטבע מספק דוגמאות יוצאות דופן של קרמיקה בעלת השפעה בצורת nacre (אימה-of-pearl) של Nacre "brick-and-mortar" של חתימות aragonite מחובר על ידי ביופומר רך מאפשר לו לעמוד באנרגיות שבר אלפי פעמים גבוה יותר מאשר החלפתו aragonite החוקרים מחקו שכבה זו על ידי צלחת ניסיונית המכילה ציפויים כגון ציפויים, או ציפוי של חומר נפץ.

משטחים עצמיים

לעתים קרובות השפעה יוצרת מיקרו-קracks כי ביצועים מתקדמים של עצמים-הההציפויים משלבים מיקרו-capsules או רשתות vascular המכילים סוכני ריפוי (למשל, Cyacrylate או epoxy) ההרחבה סדקים Siagture, קפסולות rupture, שחרור הסוכן לתוך מטוס הפצח, שבו הוא מתפעל או מגיב לחות כדי לאטום בעוד מכוון בעיקר על ידי correrererererererereraic, אבל פונקציות אוויריות, אבל.

יישומים ומחקרי מקרים

השיפורים של ההתנגדות להשפעה שהושגו באמצעות הנדסה על פני השטח אפשרו יישומים חדשים ושיפור הבטיחות בקיימות.

מוצרי אלקטרוניקה: ough, Transud Screens

סמארטפונים, טאבלטים, ומכשירים לבישים דורשים כיסויי זכוכית שיכולים לעמוד בפני טיפות וגרדות. הזכוכית של קורנינג משתמשת בחיזוק כימי בשילוב עם משטח קנייני להשלים כדי להשיג עמידות גבוהה. מכשירים פרימיום רבים עכשיו ליישם DLC או אל2O3 ציפוי באמצעות PVD כדי להגן עוד מפני שחיקה.Ion השתלת כבר נבדק על ידי כמה יצרנים כדי להפחית את השבבים, כשל נפוץ זה מאפשר טיפול עודף משקל, בעוד 2 מכווץ.

רכב ו-Architectural Glazing

לוחות אוויריים וחלונות אדריכליים מושהים עם פוליויניל Butyral (PVB) אינטרקלה, אבל משטח הזכוכית החיצוני עדיין פגיע. ציפויים קשיחים על פני השטח החיצוני להפחית את נזק שבב האבן ואת עלויות החלפת גלידות רוחד.Ion השתלת יכול לחזק את הקצוות של חלונות צד, שבו מתחים Tenile הם הגבוהים ביותר.

הגנה על סמים וכדורים

קרמיקה מתקדמת כמו בורון קרבייד, סיליקון carbide, ואלומיניום משמשים בגופי שריון וכלי רכב שריון בשל הקשידות הקיצוניות שלהם ונוקשות שלהם.עם זאת, הבירות שלהם מגבילה את יכולתם להביס מספר רב של השפעות.טכניקות הנדסיות משטח - במיוחד זעזוע לייזר הצצה ויישום של ציפויים קשיחים, אמסטומריים - מסייעות לנפץ את המלכודת בממריצים וכוללות של צבא ארה"ב יש חקירה.

שתלים רפואיים ומרפאת שיניים Ceramics

כתרים שיניים ושתלים אורתופדיים שבוצעו מ- zirconia או alumina חייבים לסבול כוחות מסטיקה מחזוריים ואפקטים מדי פעם.פולנית כדי להסיר פגמים משטח היא סטנדרטית, אבל השתלת יון יכולה לשפר עוד עייפות והתנגדות השפעה. ציפויים ביואקטיביים זכוכית על השתלת מתכת נהנה מדלקת מתכת ערבוב כדי לשפר את הדבקות ואת עמידות.

אתגרים ומגבלות

למרות הפוטנציאל שלהם, פתרונות הנדסה פני השטח עומדים בפני כמה מכשולים לאימוץ נרחב:

  • (FLT:0) אחריות ו Durability:FLT:1 חייב לדבוק בתוקף substrates תחת השפעה חוזרת על עצמה ועל אופניים תרמיים. דבקות ירודה מובילה לדמינציה, ניכוי כל תועלת.פלסמה טרום טיפול ושכבות ביניים (למשל, SiOx for DLC על זכוכית) נדרשים לעתים קרובות.
  • (FLT:0) ביצועים אופטיים: 1FLT:1 הרבה ציפויים בעלי ביצועים גבוהים להפחית שקיפות בשל ספיגה או פיזור. Balancing השפעה התנגדות עם בהירות אופטית הוא קריטי במיוחד עבור תצוגה ויישומים זוהרים.
  • (FLT:0) רגישות ועלויות:FLT:1 Vacuum מבוסס שיטות (PVD, PECVD, ionplantation) איטי ויקר עבור מוצרים גדולים. ⁇ כימיקלים חיזוק הוא יותר כלכלי אבל מספק עומק מוגבל של דחיסה מתפתחת.
  • (FLT:0) יציבות סביבתית: ריצוף 1: 1 (מסלולים) עשויים לגרוע מתחת לחשיפה של UV, לחות, או קיצוניות טמפרטורה כפי שניתן לראות ביישומים חיצוניים.

כיוונים עתידיים

האבולוציה של הנדסה פני השטח עבור התנגדות השפעה יהיה מונע על ידי עיצוב חישובי, ייצור מתקדם וחומרים אינפורמטיקה. אלגוריתמי למידת מכונות מפותחים לחזות ביצועים ציפוי מבוסס על פרמטרים תהליכים ומאפיינים תת-קרקעיים, תוך שיפור הגילוי של ציפויים אופטימליים. גישות ייצור אדקטיבית, כגון הדפסה מטוס אווירול, יכול בסופו של דבר ציפויים על צורות מורכבות.

מסקנה

עידוד ההשפעה של זכוכית וקרמיקה הוא קריטי לשימוש מתמשך ביישומים קריטיים ומופעלים בטיחותיים. הנדסת פני השטח מספק ערכת כלים תכליתית ויעילה, מציפויים קשים והשתלות כריתת שיניים ועד לטקסט מתקדם ומבני ביו-שאיבה, טכניקות אלה מקטינות את הגמישות הטמונה של חומרים אלה על ידי הסרת פגמים, הצגת מתחים, ויצירת אנרגיה-absbrebability מתמשכת, בעוד שלעתים קרובות יותר אתגרים חשמליים, אך לא יעילים יותר, אלא גם כן, הם מצפים להתחממות מהירה יותר, אך ורק להתחממות יעילה יותר, אך ורק על פני השטח של אבטחה יעילה יותר, אך ורק על פני השטח של חומרים אלה, אך ורק על פני השטח של חומרים אלה, אך ורק על פני השטח של אבטחה יעילה יותר, אך ורק על פני השטח של חומרים אלה, אך ורק על ידי הסרת פגמים יעילים יותר, אך ורק על ידי הסרת פגמים יעילים יותר, אך ורק על ידי הסרת פגמים יעילים יותר, אך ורק על ידי הסרת פגמים סביבתיים, אך ורק על ידי הסרת פגמים יעילים יותר, אך ורק על ידי הסרת פגמים יעילים יותר, על ידי הסרת פגמים מהירים יותר, אך ורק על ידי הסרת פגמים מהירים יותר, על ידי הסרת פגמים מהירים יותר, על ידי הסרת פגמים מהירים יותר, על ידי הסרת פגמים מהירים יותר, על ידי הסרת