کامپوزیت­ها^[۱۳]
واژه کامپوزیت، از کلمه لاتین ” to compose ” و به معنای ترکیب کردن گرفته شده است. کامپوزیت از ترکیب و اختلاط دو یا چند ماده مجزا که سطح مشترک مشخصی بین آنها وجود داشته باشد تشکیل می­ شود. در تهیه کامپوزیت، اغلب اختلاط فیزیکی می­باشد نه شیمیایی؛ بدینصورت که اجزاء تشکیل دهنده ماهیت طبیعی شیمیایی خود را حفظ می­ کنند. البته در بعضی موارد، به منظور اصلاح و بهبود خواص، اصلاحات شیمیایی نیز صورت می­گیرد [۱۷،۱۸].
مشخصات کامپوزیت­ها
تعاریف متفاوتی برای مواد کامپوزیتی ارائه شده است. از یک دیدگاه، کامپوزیت ماده­ای است که دارای ویژگی­های زیر باشد:

(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

۱- جامد باشد؛ هدف از تهیه کامپوزیت، تولید ماده­ای ترکیبی با استحکام و خواص مکانیکی برتر می­باشد. بدینصورت ترکیبات غیر­جامد از لحاظ خواص مکانیکی نامطلوب می­باشند.
۲- مصنوعی باشد؛ بدینصورت که از ترکیب مواد مختلف حاصل شود (کامپوزیتهای طبیعی مانند چوب، استخوان و عضله در این مقوله قرار نمی­گیرد).
۳- حاصل آمیختن دو یا چند فاز متفاوت باشد؛ به­ طوری که خواص مکانیکی یکی از فاز­ها نسبت به دیگر فاز­ها برتر باشد. این فاز با خواص مکانیکی برتر تقویت کننده نامیده می­ شود.
۴- دارای خواصی برتر از خواص هر یک از اجزاء تشکیل دهنده به تنهایی باشد؛ به­عنوان مثال دو ماده فایبرگلاس و رزین پلی­استر غیراشباع، هر دو شکننده هستند اما از ترکیب این دو، یک ماده کامپوزیت با مقاومت ضربه­ای بسیار بالا نسبت به هر یک از اجزاء حاصل می­ شود که کاربرد فراوانی دارد. آلیاژ­هایی که دارای ساختار دو فازی هستند و توسط فرایند جامد­سازی یا عملیات حرارتی ایجاد شده ­اند را نمی­ توان کامپوزیت نامید .
کامپوزیت­ها، از یک ماتریس و یک فاز تقویت­ کننده^[۱۴] تشکیل شده ­اند که ماتریس، فاز پیوسته^[۱۵] و فاز تقویت کننده فاز ناپیوسته^[۱۶] نیز نامیده می­ شود. فاز ناپیوسته سخت­تر و قوی­تر از فاز پیوسته می­باشد. استثنای این مطلب، حالت رابرهای تقویت شده با پلیمر است که به منظور افزایش خواص مکانیکی، رابر توسط ذرات پلیمری سخت که به صورت پراکنده در ماتریس آن قرار می­گیرند، تقویت می­ شود.خواص مواد کامپوزیتی، وابسته به خواص اجزای تشکیل­دهنده، توزیع آنها و میزان برهم کنش بین آنهاست. هندسه ماده تقویت کننده نیز تأثیر قابل توجهی برخواص نهایی کامپوزیت دارد که وابسته است به:
۱- اندازه ذرات
۲- شکل ذرات
۳- توزیع اندازه ذرات
شکل فاز ناپیوسته اغلب با شکل­های کروی و استوانه­ای تخمین زده می­ شود. بر­اساس نسبت طول به عرض (یا قطر) جزء ناپیوسته به دسته­های زیر تقسیم می­ شود:

1. 1. ذره­ای: خنثی ۱ =

1. 1. کروی، پولکی: نیمه تقویتی۱ > ، مانند میکا که برای عایق­بندی حرارتی و برقی استفاده می­ شود و پولکی است.

1. 1. لیفی: تقویتی۱ >> ، مانند الیاف کربن، الیاف شیشه

از یک دیدگاه دیگر، پرکننده­ها به دو دسته آلی و معدنی تقسیم می­شوند که هر یک نیز شامل دو گروه ذره­ای و لیفی باشد.در مورد تقویت­کننده­ های ذره­ای، آرایش­یافتگی یا جهت­گیری مفهوم خاصی ندارد اما در نوع صفحه­ای یا لیفی، بر­اساس جهت گیری، مواد به دو دسته ایزوتروپ^[۱۷] و غیرایزوتروپ^[۱۸] تقسیم می­شوند [۱۹].
طبقه ­بندی کامپوزیت­ها
هدف از تهیه کامپوزیت­ها افزایش خواص مکانیکی مانند استحکام، سختی، چقرمگی و توانایی کاربرد مواد در دماهای بالا می­باشد. مکانیزم استحکام وابستگی شدیدی به هندسه تقویت ­کننده دارد. از یک دیدگاه مناسب، می­توان مواد کامپوزیتی را براساس هندسه تقویت­کننده تقسیم ­بندی نمود [۱۹].
کامپوزیت­های ذره­ای
بر­اساس این طبقه ­بندی، کامپوزیت­های ذره­ای، انواع کامپوزیت­های غیرلیفی را شامل می­ شود. بدین­ترتیب که ذره­ها ممکن است کروی، مکعبی، چهار­وجهی، قرصی شکل و یا هر شکل هندسی منظم یا غیرمنظم باشد. کامپوزیت­های لیفی، درحالت کلی به دو دسته­ی تک ­لایه و چندلایه تقسیم می­شوند. کامپوزیت­های تک­لایه از تعداد لایه­ های زیادی تشکیل شده ­اند که همه لایه ­ها دارای جهت­گیری و خواص یکسان می­باشند و به همین دلیل کل لایه ها رامی­توان به صورت یک لایه کامپوزیتی در نظر گرفت. کامپوزیت­های چندلایه، ممکن است از تعداد کم یا زیادی از لایه ­ها تشکیل شده باشد. در این نوع کامپوزیت­ها، الیاف می ­تواند زاویه­ های گوناگونی داشته باشد.
تقویت­کننده­ های ذره­ای، اغلب در مواردی استفاده می­شوند که مقاومت در برابر نیرو مطرح نباشد. از تقویت­کننده­ های ذره­ای جهت اصلاح هدایت حرارتی و الکتریکی، بهبود کاربرد در دمای بالا، کاهش اصطکاک، افزایش مقاومت سایشی، بهبود ماشینکاری، کاهش آبرفتگی، رنگ و به خصوص به منظور کاهش قیمت پر­کنندگی استفاده می­ شود.
به منظور بررسی خواص فیزیکی پرکننده­های ذره­ای، مهمترین پارامترها عبارتند ­از:
۱- شکل ذرات: پرکننده­های ذره­ای دارای شکل­های هندسی منظم یا غیر­منظمی هستند که از خرد کردن یا آسیاب کردن و یا فرایند تولید آنها حاصل می­شوند.
۲- اندازه و توزیع ذرات: ذرات ریز به­ طور معمول دارای قدرت تقویت­کنندگی بالاتری هستند. اغلب میانگین مطلوب اندازه ذرات بین ۲ تا ۵ میکرون است. ذرات کوچک­تر به علت افزایش بیشتر ویسکوزیته مذاب­های پلیمری، سبب محدود شدن جریان یافتگی آنها می­شوند.
۳- نسبت بسته­بندی ذرات: این نسبت حاصل حجم خالی بین ذرات و درون ذرات به حجم کل این ذرات می­باشد که تأثیر زیادی در جذب روغن دارد.
۴- مساحت سطح: مساحتی است که یک گرم از ذرات اشغال می­ کند.
۵- دانسیته پودری: نسبت جرم به حجمی است که پرکننده اشغال می­ کند.
۶- جذب روغن: مقدار روغنی است که توسط ۱۰۰ گرم پودر جذب می­ شود.
مکانیسم عمل پرکننده­ها عبارت است از:
الف: تشکیل پیوند شیمیایی بین پرکننده و پلیمر: به عنوان مثال، با افزودن دوده به الاستومرها، با زنجیرها وارد واکنش رادیکالی می­ شود و با پیوند خوردن به آنها، سبب تقویت آنها می­ شود.
ب : اشغال فضا یا حجمی درون ماتریس و جلوگیری از تغییر شکل آن: بدینصورت با اشغال فضایی از ماتریس، حرکت زنجیرها کاهش می­یابد و سبب کاهش تغییر شکل ماتریس می­ شود. در این حالت میان ذرات و پلیمر پیوند شیمیایی وجود ندارد، اما نیروهای ضعیف واندروالسی ایجاد می­ شود. توزیع یکنواخت ذرات در ماتریس پلیمری، سبب افزایش سطح تماس ذرات با زنجیرهای پلیمری می­ شود و در­نتیجه استحکام ماتریس پلیمری افزایش می­یابد.
پ : جذب انرژی توسط ذرات پرکننده: با اعمال تنش به ماتریس پلیمری، مولکول­های در معرض تنش قرارگرفته، انرژی وارده را جذب می­ کنند و به راحتی در سطح ذرات پرکننده می­لغزند؛ در­ نتیجه خاصیت ضربه­پذیری ماده افزایش می­یابد.
کلیه پرکننده­ها، اغلب مدول کشسانی را افزایش می­ دهند، در­صورتی که افزایش استحکام کششی به مقدار قابل توجه، تنها با بهره گرفتن از پرکننده­های تقویتی (نوع لیفی) امکان­ پذیر است [۲۰].
کامپوزیت­های لیفی
مقدار استحکام اندازه ­گیری شده، اغلب بسیار کمتر از استحکام محاسبه شده می­باشد؛ که این امر، به­ دلیل وجود نقص و حفره­های ذاتی در مواد می­باشد. بدینصورت چنانچه بتوان این نقص­ها راحذف کرد و یا حتی کاهش داد، میزان استحکام افزایش می­یابد. ترک­های قرار گرفته در جهت عمود بر نیروی اعمالی تأثیر بیشتری بر استحکام ماده دارند. بدینصورت الیاف به علت داشتن سطح مقطع کوچک استحکام کششی بالاتری نشان می­دهد. همچنین جهت­گیری زنجیری در الیاف­­ یکی دیگر از دلایل بالا بودن استحکام کششی آنهاست.
نقش ماتریس در کامپوزیت­های لیفی عبارت است از:
۱- ماتریس الیاف را در جای خود نگه می­دارد.
۲- ماتریس تنش اعمالی را به الیاف منتقل می­ کند.
۳- ماتریس از الیاف در برابر محیط پیرامون محافظت می­ کند.
کامپوزیت­های لیفی نیز مانند کامپوزیت­های ذره­ای، به۳ دسته لیفی ترموست، لیفی ترموپلاست و لیفی الاستومری تقسیم می­شوند [۱۹،۲۰].
تاریخچه­ جاذب صوت­ها
تاریخچه­ استفاده از دستگاه­های اندازه ­گیری صوت و انواع جاذب صوت­ها برای اهداف گوناگون به طور مختصر در ذیل آمده است. استفاده از شیشه توسط رومی­ها در حدود ۱۰۰۰ سال قبل از میلاد مسیح رایج بوده است. در سال ۱۸۶۵ میلادی صاحب یک مغازه شیشه ­سازی در شهر نیویورک شیشه­های دو جداره عایق را ساخت که کاربرد زیادی به عنوان عایق صدا در ساختمان­سازی داشت. در اوایل دهه ۱۹۳۰ هاری السون^[۱۹] مهندس شرکت رادیویی امریکا، اولین دستگاه شدت­سنج صدا را ابداع کرد [۲۱].
در سال ۱۹۴۰ صنایع هوایی شروع به توسعه­ استفاده از الیاف در جاذب صوت­ها در هواپیما کرد. ساختار کامپوزیت­های جاذب صوت در صنایع هوایی به شکل ساندویچی می­باشد که از دو پوسته نازک، چسب و هسته مرکزی سبک تشکیل شده است. هسته مرکزی متداول از نومکس، پشم شیشه، پلی اورتان، پلی استایرن، پلی وینیل کلراید و آلومینیوم می­باشد [۲۲].
در سال ۱۹۶۴ آسو^[۲۰] و کینوشیتا^[۲۱]، جاذب صوت­هایی از پارچه­های تاری و پودی تولید و رابطه بین جذب صوت و مقاومت جریان را بررسی کردند [۲۳].
در سال ۱۹۸۰ موفق­ترین ابزار تجاری اندازه ­گیری شدت صوت توسط یک شرکت سازنده دانمارکی ساخته شد که یکی از ایرادهای آن وزن زیاد دستگاه بود [۲۱].
در سال ۲۰۰۲ موهانتی^[۲۲] و همکاران، نشان دادند که جذب صوت کامپوزیت­ها با افزایش الیاف طبیعی به عنوان تقویت­کننده افزایش می­یابد [۲۴].
در سال ۲۰۰۳ جیجون^[۲۳] و همکاران، فوم­های فلزی متخلخل با ساختار باز قابل استفاده در سازه­های سبک، فیلترها را به عنوان جاذب صوت ساختند [۲۵].
در سال ۲۰۰۵ پارک^[۲۴] و همکاران، بتون­های متخلخل را که قادر به جذب %۶۵ صوت در فرکانس ۲۰۰۰ هرتز بود تولید کردند [۲۶].
در سال ۲۰۰۶ دیاس^[۲۵] و همکاران، مدل ریاضی را در ارتباط بین جذب صوت پارچه­های حلقوی تاری و پودی قابل استفاده در بدنه داخلی اتومبیل­ها، به منظور کاهش صوت و ضریب تخلخل پارچه مذکور ارائه نمودند [۲۷].
پلی­یورتان^[۲۶] نخستین بار در اواخر دهه ۱۹۳۰ در آلمان شرقی ساخته شد. در سال ۱۹۸۵ فوم نرم پلی­یورتانی با سلول باز در بدنه خودرو به عنوان جاذب صوت استفاده شد هم­اکنون در صنایع خودروسازی، صنایع تولید نیرو، صنایع نظامی، صنایع دریایی، پوشش سقف و کف استفاده می­ شود. در سال ۲۰۰۷ از فوم پلی­یورتانی در صندلی­های وسایل نقلیه راه آهن به منظور کاهش سر و صدا و نگهداری و تعمیر راحتر استفاده کردند.در سال ۲۰۰۷ هانگ^[۲۷] و همکاران، کامپوزیت جاذب صوتی را با ذرات لاستیک بازیافتی و فوم متخلخل پلیمری تولید کردند که کم هزینه و جذب صوت بالا داشت [۲۸].
در سال ۲۰۰۹ چن^[۲۸] و همکاران، جذب صوت کامپوزیت ساخته شده از الیاف رامی به همراه پلی­لاکتیک اسید^[۲۹] به عنوان تقویت کننده آن را اندازه ­گیری کردند [۲۹] .
در سال ۲۰۰۹ اسماتلو^[۳۰] و همکاران، جذب صوت نانوالیاف که به روش الکتروریسی تهیه شده بود را با کاربرد در هواپیما اندازه گیری کردند [۳۰].
در سال ۲۰۱۰ مادروالو سانز^[۳۱] و همکاران، به منظور جذب صوت و رفع مشکلات زباله­های ناشی از لاستیک­ها، کامپوزیت جاذب صوتی متشکل از کرک و ذرات لاستیک تایر خودروهای سنگین تهیه کردند که ضریب جذب صوت ۸/۰ در فرکانس ۶۰۰۰ هرتز را داشت [۳۱].
در سال ۲۰۱۰ لو^[۳۲] و همکاران، الیاف پلی­اتیلن­ترفتالات بازیافتی، الیاف پلی­اتیلن­ترفتالات توخالی موج­دار و الیاف پلی­پروپیلن را با نسبت­های مختلف مخلوط کردند و تحت عمل کاردینگ و سوزن­زنی و عملیات حرارتی قرار دادند و میزان جذب صوت را برای ضخامت­های مختلف اندازه ­گیری کردند [۳۲].
در سال ۲۰۱۱ زیلینسکی^[۳۳] کامپوزیت­های متخلخل را با بهره گرفتن از فوم تولید کرد؛ ضریب جذب صوت و میزان تخلخل آنها را اندازه ­گیری کرد که دارای ضریب جذب %۱۰۰ در فرکانس Hz2600 بود [۳۳].