機能的に等級付けされた材料（FGMS）
機能的に段階的な材料（FGMS）は、連続的に変化する組成を持つ高度な材料です および/または微細構造 厚さを横切って。このさまざまな構造により、ユニークでカスタマイズされたプロパティが得られます それは、ある表面から別の表面に徐々に変化します。
重要な側面の内訳は次のとおりです。
1。組成の変動：
*最も一般的なFGMデザインには、A 段階的遷移が含まれます 2つの異なる材料間。
*たとえば、セラミックメタルFGMは、高温耐性のセラミックが豊富な表面と、より良い延性のための金属が豊富な表面を持っている可能性があります。
*この組成の段階的な変化により、異なるプロパティ間のスムーズな遷移が可能になり、パフォーマンスが向上します 。
2。微細構造の変動：
* FGMは、異なる微細構造を持つこともできます 厚さに沿って。
*たとえば、粒子のサイズまたは多孔度は変化し、機械的特性の変化につながる可能性があります。
*これにより、最適化が可能になります 目的の機能のための材料の特定の領域の。
3。テーラードプロパティ：
*組成と微細構造の制御された変動により、ユニークでカスタマイズされた特性を持つ材料の設計が可能になります。
*これにより、さまざまな用途での熱、機械、電気のパフォーマンスが向上する可能性が高まります。
FGMプロパティの例：
* サーマルバリア： セラミックが豊富な表面は高温に抵抗し、金属が豊富な内部は構造強度を提供します。
* 耐摩耗性： 硬くてセラミックの豊富な表面は摩耗と裂け目に抵抗しますが、延性のあるコアは衝撃力を吸収します。
* 熱伝達： 熱伝導率が変化する材料は、熱流を効率的に制御できます。
FGMSの利点：
* パフォーマンスの向上： 従来の材料と比較して、強化された熱、機械、電気の特性。
* 耐久性の強化： 摩耗、疲労、高温に対する抵抗。
* 汎用性： FGMは、特定のアプリケーションと環境に合わせて調整できます。
FGMSのアプリケーション：
* 航空宇宙： 熱シールド、タービンブレード、ロケットノズル。
* 自動車： 排気システム、エンジン部品、ブレーキディスク。
* 生物医学： インプラント、補綴物、および薬物送達装置。
* エネルギー： 太陽電池、燃料電池、原子炉。
* 電子機器： センサー、アクチュエータ、および高性能トランジスタ。
FGMSの課題：
* 製造： 材料組成と微細構造に複雑で制御された勾配を作成することは困難です。
* コスト： FGMは一般に、従来の材料よりも製造するのに高価です。
* 特性評価： FGMの特性を測定および評価することは複雑であり、特殊な技術が必要です。
結論として、機能的に段階的な材料は、物質科学の大幅な進歩を提供し、さまざまなアプリケーションでカスタマイズされた特性とパフォーマンスの向上を提供します。研究開発が進むにつれて、FGMはさまざまな業界で重要な課題に対処する上でますます重要な役割を果たすことが期待されています。
