تعریف و ترکیب پیش آغشتهها: "محصول نیمه نهایی" مواد کامپوزیت
پیش آغشته به مواد ورقهای-مانند یا نواری{1}} است که توسط الیاف تقویتکننده پیشآغشته (مانند الیاف کربن یا الیاف شیشه) با ماتریس رزین (مانند رزین اپوکسی یا فنلی) تولید میشود. ویژگی های اصلی آن به شرح زیر است:
دو-ساختار جزء: باید دارای دو نوع متمایز از مواد-الیاف و رزین- باشد که در نتیجه تعریف اساسی یک ماده کامپوزیت (ترکیبی از حداقل دو ماده با خواص متفاوت) را برآورده کند.
حالت پخته نشده: رزین در حالت نیمه-مایع یا "ب-مرحله ای" (تا حدی پخته شده) قرار دارد. برای تبدیل شدن به محصول نهایی، نیاز به قالب گیری فشرده سازی حرارتی بعدی دارد.
طبق استانداردهای تعیین شده توسط انجمن آزمایش و مواد آمریکا (ASTM D3878)، یک ماده کامپوزیت به عنوان یک ماده چند فازی ماکروسکوپی شامل ترکیبی از دو یا چند ماده با خواص فیزیکی یا شیمیایی متفاوت تعریف می شود. Prepregs به طور کامل با این تعریف مطابقت دارد. با این حال، ویژگی منحصر به فرد آنها در این واقعیت نهفته است که آنها یک شکل میانی از یک ماده کامپوزیت را نشان می دهند، نه یک محصول نهایی قابل استفاده مستقیم.
تمایزات و اتصالات بین مواد اولیه و مواد مرکب سنتی
موقعیت یابی عملکردی:
مواد مرکب سنتی (مانند صفحات فیبر کربنی) محصولات نهایی آماده برای کاربرد مستقیم هستند.
پیش آغشته به عنوان "مواد خام" در فرآیند تولید عمل می کند و برای تحقق پتانسیل عملکرد کامل خود به قالب گیری ثانویه (مثلاً از طریق پردازش اتوکلاو) نیاز دارد.
مزایای عملکرد:
محتوای رزین در prepregs را می توان دقیقاً کنترل کرد (معمولاً از 35٪ تا 45٪، طبق مطالعه 2021 منتشر شده در *Composites Part A*)، در نتیجه از یکنواختی محصول نهایی اطمینان حاصل می شود.
جهت گیری الیاف را می توان از قبل{0}}طراحی کرد (به عنوان مثال، یک جهته یا بافته شده)، که دستیابی به ویژگی های عملکرد بالا را در مقایسه با مواد کامپوزیتی که از طریق اختلاط مستقیم تشکیل شده اند، آسان تر می کند.
نقش در برنامه های صنعتی: از متوسط به بالا- هسته عملکرد
Prepregs بیش از 60٪ از مواد مورد استفاده در بخش هوافضا را تشکیل می دهد (طبق گزارش سال 2023 توسط Grand View Research). نمونه های معمولی عبارتند از:
بوئینگ 787 دریم لاینر: ساختار بال اصلی از پیش آغشتهسازیهای فیبر کربنی استفاده میکند که به کاهش وزن 20 درصدی دست مییابد و به طور همزمان استحکام ساختاری را افزایش میدهد.
شاسی مسابقه ای F1: Prepregs دارای چرخه قالب گیری کوتاهی هستند (تقریباً 2 ساعت) که آنها را برای برنامه هایی که نیاز به کارایی بالا در دوره های کوچک-تولید دسته ای دارند مناسب می سازد.
