Երբ մենք տեսնում ենք պատրաստված ապրանքներապակեպլաստե, մենք հաճախ նկատում ենք միայն դրանց տեսքն ու կիրառումը, բայց հազվադեպ ենք մտածում. Ո՞րն է այս բարակ սև կամ սպիտակ թելիկի ներքին կառուցվածքը: Հենց այս անտեսանելի միկրոկառուցվածքներն են, որոնք ապակեթելին հաղորդում են իր եզակի հատկությունները, ինչպիսիք են բարձր ամրությունը, բարձր ջերմաստիճանային դիմադրությունը և կոռոզիոն դիմադրությունը: Այսօր մենք կխորանանք ապակեթելի «ներքին աշխարհի» մեջ՝ բացահայտելու դրա կառուցվածքի գաղտնիքները:
Մանրադիտակային հիմքը. «Անկանոն կարգ» ատոմային մակարդակում
Ատոմային տեսանկյունից, ապակեթելի հիմնական բաղադրիչը սիլիցիումի երկօքսիդն է (սովորաբար 50%-70% ըստ քաշի), որին ավելացվում են այլ տարրեր, ինչպիսիք են կալցիումի օքսիդը, մագնեզիումի օքսիդը և ալյումինի օքսիդը՝ դրա հատկությունները կարգավորելու համար: Այս ատոմների դասավորությունը որոշում է ապակեթելի հիմնարար բնութագրերը:
Բյուրեղային նյութերում (օրինակ՝ մետաղներում կամ քվարցային բյուրեղներում) ատոմների «երկարատև դասավորությունից» տարբերվող՝ ապակեթելում ատոմների դասավորությունը ցույց է տալիս«կարճաժամկետ կարգուկանոն, երկարաժամկետ անկարգություն»։Պարզ ասած, որոշակի տեղային տարածքում (մի քանի ատոմների սահմաններում), սիլիցիումի յուրաքանչյուր ատոմ կապվում է չորս թթվածնի ատոմների հետ՝ ձևավորելով բուրգանման«սիլիցիումային քառանիստ»կառուցվածք։ Այս տեղային դասավորությունը կարգավորված է։ Սակայն, ավելի մեծ մասշտաբով, այս սիլիցիումային տետրեդրերը չեն կազմում կանոնավոր կրկնվող ցանց, ինչպես բյուրեղում։ Փոխարենը, դրանք պատահականորեն միացված են և դասավորված են անկարգ ձևով, ինչպես պատահականորեն հավաքված շինանյութերի կույտը՝ կազմելով ամորֆ ապակե կառուցվածք։
Այս ամորֆ կառուցվածքը հիմնական տարբերություններից մեկն էապակեպլաստեև սովորական ապակի։ Սովորական ապակու սառեցման գործընթացում ատոմները բավարար ժամանակ ունեն փոքր, տեղական կարգով դասավորված բյուրեղներ ձևավորելու համար, ինչը հանգեցնում է ավելի բարձր փխրունության։ Ի տարբերություն դրա, ապակեպլաստը պատրաստվում է հալված ապակու արագ ձգմամբ և սառեցմամբ։ Ատոմները ժամանակ չունեն կարգավորված դասավորվելու և «սառեցված» են այս անկարգ, ամորֆ վիճակում։ Սա նվազեցնում է բյուրեղների սահմանների արատները, թույլ տալով մանրաթելին պահպանել ապակու հատկությունները՝ միաժամանակ ձեռք բերելով ավելի լավ ամրություն և ձգման դիմադրություն։
Մոնոմանրաթելային կառուցվածք. միատարր ամբողջություն՝ «մաշկից» մինչև «միջուկ»
Մեր տեսած ապակեպլաստը իրականում կազմված է բազմաթիվ բաղադրիչներիցմոնոմանրաթելեր, սակայն յուրաքանչյուր մոնոմանրաթել ինքնին ամբողջական կառուցվածքային միավոր է։ Մոնոմանրաթելը սովորաբար ունի 5-20 միկրոմետր տրամագիծ (մարդկային մազի տրամագծի մոտ 1/5-ից 1/2-ը)։ Դրա կառուցվածքը միատարր է։«միատարր գլանաձև ձև»առանց ակնհայտ շերտավորման: Այնուամենայնիվ, մանրադիտակային կազմի բաշխման տեսանկյունից, կան նուրբ «մաշկ-միջուկ» տարբերություններ:
Ձգման գործընթացում, երբ հալված ապակին դուրս է մղվում պտտվող սկավառակի փոքր անցքերից, մակերեսը արագ սառչում է օդի հետ շփման ժամանակ՝ առաջացնելով շատ բարակ շերտ։«մաշկ»շերտ (մոտ 0.1-0.5 միկրոմետր հաստությամբ): Այս մաշկային շերտը շատ ավելի արագ է սառչում, քան ներքինը«միջուկ»։Արդյունքում, կեղևի շերտում սիլիցիումի երկօքսիդի պարունակությունը մի փոքր ավելի բարձր է, քան միջուկում, և ատոմների դասավորությունն ավելի խիտ է՝ ավելի քիչ թերություններով։ Կազմի և կառուցվածքի այս նուրբ տարբերությունը մոնոթելամի մակերեսը դարձնում է ավելի ամուր կարծրության և կոռոզիոն դիմադրության առումով, քան միջուկինը։ Այն նաև նվազեցնում է մակերեսային ճաքերի առաջացման հավանականությունը. նյութի քայքայումը հաճախ սկսվում է մակերեսային թերություններից, և այս խիտ կեղևը հանդես է գալիս որպես մոնոթելամի պաշտպանիչ «պատյան»։
Մաշկի և միջուկի նուրբ տարբերությունից բացի, բարձրորակապակեպլաստեՄոնոթելան իր լայնական հատույթում ունի նաև խիստ շրջանաձև սիմետրիա, որի տրամագծի սխալը սովորաբար վերահսկվում է 1 միկրոմետրի սահմաններում: Այս միատարր երկրաչափական կառուցվածքը ապահովում է, որ երբ մոնոթելան ենթարկվում է լարվածության, լարվածությունը հավասարաչափ բաշխվի ամբողջ լայնական հատույթի վրա՝ կանխելով տեղային հաստության անկանոնություններից առաջացած լարվածության կենտրոնացումը և դրանով իսկ բարելավելով ընդհանուր ձգման ամրությունը:
Հավաքական կառուցվածք. «Թելի» և «Գործվածքի» կարգավորված համադրություն
Թեև մոնոմանրաթելերը ամուր են, դրանց տրամագիծը չափազանց փոքր է առանձին օգտագործելու համար։ Հետևաբար, ապակեթելը սովորաբար գոյություն ունի«կոլեկտիվ»,առավել հաճախ որպես«ապակեպլաստե մանվածք»և«ապակեպլաստե գործվածք»:Դրանց կառուցվածքը մոնոֆիլամենտների կարգավորված համադրության արդյունք է։
Ապակեթելային թելը տասնյակներից մինչև հազարավոր մոնոմանրաթելերի հավաքածու է, որոնք հավաքված են կամ«պտտվող»կամ լինելով«չշեղված»։Անոլորված թելը զուգահեռ մոնոթելերի ազատ հավաքածու է՝ պարզ կառուցվածքով, որը հիմնականում օգտագործվում է ապակե բուրդ, կտրատած մանրաթելեր և այլն պատրաստելու համար: Մյուս կողմից, ոլորված թելը ձևավորվում է մոնոթելերը միասին ոլորելով՝ ստեղծելով բամբակյա թելի նման պարուրաձև կառուցվածք: Այս կառուցվածքը մեծացնում է մոնոթելերի միջև կապող ուժը՝ կանխելով թելի քայքայումը լարվածության տակ, ինչը այն հարմար է դարձնում հյուսելու, փաթաթելու և այլ մշակման տեխնիկաների համար:«հաշվել»մանվածքի (մոնոթելերի քանակը ցույց տվող ինդեքս, օրինակ՝ 1200 տեքս մանվածքը կազմված է 1200 մոնոթելերից) և«պտույտ»(միավոր երկարության վրա պտույտների քանակը) ուղղակիորեն որոշում են մանվածքի ամրությունը, ճկունությունը և հետագա մշակման արդյունավետությունը։
Ապակեթելային գործվածքը թերթանման կառուցվածք է, որը պատրաստվում է ապակեթելային թելից՝ հյուսման գործընթացի միջոցով: Երեք հիմնական հյուսվածքներն են՝ միագույն, թվիլ և ատլասե:Պարզ հյուսվածքԿտորը ձևավորվում է հենքային և թեք թելերի հերթագայող միահյուսմամբ, որի արդյունքում ստացվում է ցածր թափանցելիությամբ, բայց միատարր ամրությամբ ամուր կառուցվածք, ինչը այն դարձնում է հարմար որպես կոմպոզիտային նյութերի հիմք։թվիլ հյուսվածքԳործվածքը, հիմքը և թեփը միահյուսվում են 2:1 կամ 3:1 հարաբերակցությամբ՝ մակերեսին ստեղծելով անկյունագծային նախշ։ Այն ավելի ճկուն է, քան սովորական հյուսվածքը և հաճախ օգտագործվում է ծռման կամ ձևավորման կարիք ունեցող արտադրանքի համար։Ատլասե հյուսվածքունի ավելի քիչ միահյուսման կետեր, որտեղ հիմքի կամ հյուսվածքի թելերը մակերեսին ձևավորում են անընդհատ լողացող գծեր: Այս հյուսվածքը փափուկ է հպման համար և ունի հարթ մակերես, ինչը այն հարմար է դարձնում դեկորատիվ կամ ցածր շփում ունեցող բաղադրիչների համար:
Անկախ նրանից՝ դա մանվածք է, թե գործվածք, կոլեկտիվ կառուցվածքի միջուկը կատարողականի բարելավման հասնելն է։«1+1>2»Մոնոթելերի կարգավորված համադրության միջոցով: Մոնոթելերն ապահովում են հիմնական ամրությունը, մինչդեռ կոլեկտիվ կառուցվածքը նյութին տալիս է տարբեր ձևեր, ճկունություն և մշակման հարմարվողականություն՝ բազմազան կարիքները բավարարելու համար՝ ջերմամեկուսացումից մինչև կառուցվածքային ամրացում:
Հրապարակման ժամանակը. Սեպտեմբերի 16-2025
