multicomponentmaterialen

Multicomponentmaterialen zijn materialen die bestaan uit meer dan één constituent of fasen, met elk hun eigen chemische samenstelling en eigenschappen. Door de combinatie van fasen kunnen eigenschappen worden bereikt die niet mogelijk zijn in eendelige materialen. Voorbeelden omvatten legeringen met meerdere elementen, composieten en functioneel gelaagde systemen.

Veel voorkomende categorieën zijn onder meer hoog-entropie legeringen (HEA’s); vezelversterkte polymeren en keramische matrixcomposieten (CMC’s); functioneel gelaagde materialen en metamaterialen met structuren die afwijkende macroscopic eigenschappen leveren. Deze materialen worden ontwikkeld om een combinatie van mechanische, thermische en elektrische eigenschappen af te stemmen op specifieke toepassingen.

Fabricageomschrijvingen: processen zoals metaalgieten en smeden, poedermetallurgie, additieve productie (AM, waaronder 3D-printen) en afzettingsmethoden zoals sputteren en chemische afzetting. De keuze van productie bepaalt de microstructuur, faseverdeling en de uiteindelijke prestaties van het materiaal.

Eigenschappen en toepassingen: multicomponentmaterialen kunnen een hogere sterkte-gewichtsverhouding, betere taaiheid, slijtvastheid en warmtebestendigheid bieden, naast aangepaste elektrische of thermische eigenschappen. Ze vinden toepassing in onder meer de luchtvaart en automotive sector, energieopslag en -omzetting, elektronica en medische technologieën, waar maatwerk eigenschapspatronen vereist is.

Uitdagingen en toekomst: de complexiteit van de microstructuur, hoge fabricagekosten en schaalbaarheidsnauwkeurigheden bemoeilijken brede implementatie. Reproduceerbaarheid, recycling en milieukundige aandacht voor gebruikte elementen spelen een toenemende rol in onderzoek en ontwikkeling.