Введение

Композитные материалы, заполненные сферами низкой плотности.

Синтаксические пены – это композитные материалы, получаемые путем заполнения металлической, полимерной, цементной или керамической матрицы полыми сферами, называемыми микробаллонами или кеносферами, или не полыми сферами (например, перлитом) в качестве заполнителей. В данном контексте термин "синтаксический" означает "составной". Присутствие полых частиц обеспечивает снижение плотности, повышение удельной прочности (отношения прочности к плотности), уменьшение коэффициента теплового расширения и, в некоторых случаях, прозрачность для радиолокационных или гидроакустических сигналов.

История

Термин был первоначально введен компанией Bakelite в 1955 году для обозначения их легких композиционных материалов, изготовленных из полых фенольных микросфер, скрепленных матрицей из фенола, эпоксидной смолы или полиэстера. Эти материалы были разработаны в начале 1960-х годов как улучшенные плавучие материалы для морского применения. Благодаря другим своим характеристикам, они нашли применение в аэрокосмической отрасли и наземном транспорте. Недавние исследования синтаксических пен были значительно продвинуты Никилом Гуптой.

Характеристики

Возможность адаптации – одно из главных преимуществ этих материалов. Материал матрицы может быть выбран из практически любого металла, полимера или керамики. Микрошарики доступны в различных размерах и материалах, включая стеклянные микросферы, кеносферы, углерод и полимеры. Наиболее широко используемыми и изученными пенами являются пеноматериалы на основе стеклянных микросфер (в эпоксидных смолах или полимерах), а также кеносферы или керамика (в алюминии). Можно изменять объемную долю микрошариков или использовать микрошарики с разной эффективной плотностью, которая зависит от среднего соотношения между внутренним и внешним радиусами микрошариков. Метод производства синтактических пен низкой плотности основан на принципе выталкивающей силы.

Сила

Свойства сжатия синтактических пен в большинстве случаев сильно зависят от свойств материала частиц-наполнителя. В общем случае, прочность на сжатие материала пропорциональна его плотности. Сообщается, что цементные синтактические пены достигают значений прочности на сжатие выше [значение], сохраняя при этом плотность ниже [значение]. На свойства на растяжение больше влияет материал матрицы. Прочность на растяжение может быть значительно повышена за счет химической обработки поверхности частиц, такой как силанизация, которая обеспечивает формирование прочных связей между стеклянными частицами и эпоксидной матрицей. Добавление волокнистых материалов также может увеличить прочность на растяжение.