Aggregate (composite)
समुच्चय एक मिश्रित सामग्री का घटक है जो संपीड़ित तनाव का प्रतिरोध करता है और समग्र सामग्री को थोक प्रदान करता है। कुशलता से भरने के लिए, कुल तैयार वस्तु की तुलना में बहुत छोटा होना चाहिए, लेकिन आकारों की एक विस्तृत विविधता होनी चाहिए। उदाहरण के लिए, कंक्रीट बनाने के लिए उपयोग किए जाने वाले पत्थर के कणों में आमतौर पर रेत और बजरी दोनों शामिल होते हैं। फाइबर कम्पोजिट से तुलना कुल कंपोजिट को बनाना फाइबर कम्पोजिट की तुलना में बहुत आसान होता है, और उनके तैयार गुणों में बहुत अधिक अनुमानित होता है। फाइबर अभिविन्यास और निरंतरता का भारी प्रभाव हो सकता है, लेकिन इसे नियंत्रित करना और मूल्यांकन करना मुश्किल हो सकता है। एक तरफ निर्माण, कुल सामग्री भी कम महंगी होती है; ऊपर उल्लिखित सबसे आम समुच्चय प्रकृति में पाए जाते हैं और अक्सर केवल न्यूनतम प्रसंस्करण के साथ उपयोग किए जा सकते हैं। सभी मिश्रित सामग्रियों में समग्र शामिल नहीं होते हैं। समग्र कणों के हर दिशा में लगभग समान आयाम होते हैं (यानी, लगभग एक का पहलू अनुपात), ताकि समग्र यौगिक उस तालमेल के स्तर को प्रदर्शित न करें जो फाइबर यौगिक अक्सर करते हैं। एक कमजोर मैट्रिक्स द्वारा एक साथ रखा गया एक मजबूत समुच्चय तनाव में कमजोर होगा, जबकि फाइबर मैट्रिक्स गुणों के प्रति कम संवेदनशील हो सकते हैं, विशेष रूप से यदि वे ठीक से उन्मुख हैं और भाग की पूरी लंबाई (यानी, एक निरंतर फिलामेंट) को चलाते हैं। अधिकांश यौगिक कणों से भरे होते हैं जिनका पहलू अनुपात उन्मुख तंतुओं और गोलाकार समुच्चयों के बीच कहीं होता है। एक अच्छा समझौता कटा हुआ रेशा है, जहां फिलामेंट या कपड़े के प्रदर्शन को अधिक समग्र जैसी प्रसंस्करण तकनीकों के पक्ष में बेचा जाता है। एलिप्सॉइड और प्लेट के आकार के समुच्चय का भी उपयोग किया जाता है। कुल गुण ज्यादातर मामलों में, आदर्श तैयार टुकड़ा 100% कुल होगा। एक दिए गए अनुप्रयोग की सबसे वांछनीय गुणवत्ता (चाहे वह उच्च शक्ति, कम लागत, उच्च परावैद्युत स्थिरांक, या कम घनत्व हो) आमतौर पर समुच्चय में ही सबसे प्रमुख होती है; सभी समुच्चय में छोटे पैमाने पर प्रवाह करने और कणों के बीच संलग्नक बनाने की क्षमता की कमी होती है। मैट्रिक्स को विशेष रूप से इस भूमिका को निभाने के लिए चुना जाता है, लेकिन इसकी क्षमताओं का दुरुपयोग नहीं किया जाना चाहिए। समग्र आकार के प्रयोग और गणितीय मॉडल बताते हैं कि दिए गए आयतन का अधिक हिस्सा कठोर गोलों से भरा जा सकता है यदि इसे पहले बड़े गोलों से भरा जाए, तो (अंतराल) के बीच के रिक्त स्थान छोटे गोलों से भरे जाते हैं, और नए अंतराल अभी भी छोटे गोलों से भरे होते हैं। इस कारण से, कण आकार वितरण का नियंत्रण समुच्चय के चयन में काफी महत्वपूर्ण हो सकता है; विभिन्न आकार के कणों के इष्टतम अनुपात को निर्धारित करने के लिए उपयुक्त अनुकरण या प्रयोग आवश्यक हैं। कण आकार की ऊपरी सीमा समग्र सेटों से पहले आवश्यक प्रवाह की मात्रा पर निर्भर करती है (पक्की कंक्रीट में बजरी काफी मोटी हो सकती है, लेकिन टाइल मोर्टार के लिए महीन रेत का उपयोग किया जाना चाहिए), जबकि निचली सीमा मैट्रिक्स सामग्री की मोटाई के कारण होती है जिस पर इसके गुण बदलते हैं (मिट्टी को कंक्रीट में शामिल नहीं किया जाता है क्योंकि यह मैट्रिक्स को "अवशोषित" करेगा, जिससे अन्य समग्र कणों के लिए एक मजबूत बंधन को रोका जा सके)। कण आकार वितरण भी चीनी मिट्टी और पाउडर धातु विज्ञान के क्षेत्र में बहुत अध्ययन का विषय है। इस नियम के कुछ अपवादों में शामिल हैंः कठोर संयोजन कठोरता ताकत और प्लास्टिसिटी की (अक्सर विरोधाभासी) आवश्यकताओं के बीच एक समझौता है। कई मामलों में, समुच्चय में इन गुणों में से एक होगा, और लाभ होगा यदि मैट्रिक्स अपनी कमी को जोड़ सकता है। शायद इसके सबसे सुलभ उदाहरण कार्बनिक मैट्रिक्स और चीनी मिट्टी के समुच्चय के साथ यौगिक हैं, जैसे कि डामर कंक्रीट ("टरमैक") और भरा हुआ प्लास्टिक (यानी, नायलॉन पाउडर ग्लास के साथ मिश्रित), हालांकि अधिकांश धातु मैट्रिक्स यौगिक भी इस प्रभाव से लाभान्वित होते हैं। इस मामले में, कठोर और नरम घटकों का सही संतुलन आवश्यक है या सामग्री या तो बहुत कमजोर या बहुत भंगुर हो जाएगी। नैनोकम्पोजिट्स कई सामग्री गुण छोटे लंबाई के पैमाने पर मौलिक रूप से बदलते हैं (नैनोटेक्नोलॉजी देखें)। ऐसे मामले में जहां यह परिवर्तन वांछनीय है, अच्छा प्रदर्शन सुनिश्चित करने के लिए कुल आकार की एक निश्चित सीमा आवश्यक है। यह स्वाभाविक रूप से उपयोग की जाने वाली मैट्रिक्स सामग्री की मात्रा के लिए एक कम सीमा निर्धारित करता है। जब तक सूक्ष्म या नैनो-यौगिकों में कणों को उन्मुख करने के लिए कुछ व्यावहारिक विधि लागू नहीं की जाती है, तब तक उनके छोटे आकार और (आमतौर पर) कण-मैट्रिक्स बंधन के सापेक्ष उच्च शक्ति से उनसे बनी किसी भी मैक्रोस्कोपिक वस्तु को कई मामलों में समग्र यौगिक के रूप में माना जा सकता है। जबकि कार्बन नैनोट्यूब जैसे नैनोपार्टिकल्स का थोक संश्लेषण वर्तमान में व्यापक उपयोग के लिए बहुत महंगा है, कुछ कम चरम नैनोस्ट्रक्चर्ड सामग्री को पारंपरिक तरीकों से संश्लेषित किया जा सकता है, जिसमें इलेक्ट्रोस्पिनिंग और स्प्रे पायरोलिसिस शामिल हैं। स्प्रे पायरोलिसिस द्वारा बनाया गया एक महत्वपूर्ण समुच्चय ग्लास माइक्रोस्फियर है। अक्सर सूक्ष्म गुब्बारे कहा जाता है, उनमें एक खोखला खोल होता है जो कई दसियों नैनोमीटर मोटा और व्यास में लगभग एक माइक्रोमीटर होता है। उन्हें एक बहुलक मैट्रिक्स में डालने से वाक्य रचना फोम प्राप्त होता है, जिसमें इसके कम घनत्व के लिए अत्यधिक उच्च संपीड़ित शक्ति होती है। कई पारंपरिक नैनोकम्पोजिट दो तरीकों में से एक तरीके से समग्र संश्लेषण की समस्या से बच जाते हैंः प्राकृतिक समुच्चयः नैनो-यौगिकों के लिए अब तक सबसे व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले समुच्चय स्वाभाविक रूप से हो रहे हैं। आम तौर पर ये सिरेमिक सामग्री होती हैं जिनकी क्रिस्टलीय संरचना बेहद दिशात्मक होती है, जिससे इसे आसानी से गुच्छे या तंतुओं में अलग किया जा सकता है। ऑटोमोटिव उपयोग के लिए जनरल मोटर्स द्वारा बताई गई नैनोटेक्नोलॉजी पहली श्रेणी में हैः एक थर्मोप्लास्टिक ओलेफिन (एक वर्ग जिसमें पॉलीइथिलीन और पॉलीप्रोपाइलीन जैसे कई सामान्य प्लास्टिक शामिल हैं) में निलंबित एक लैमिनार संरचना के साथ एक महीन दाने वाली मिट्टी। बाद की श्रेणी में रेशेदार एस्बेस्टस यौगिक (20वीं शताब्दी के मध्य में लोकप्रिय) शामिल हैं, जो अक्सर लिनोलियम और पोर्टलैंड सीमेंट जैसी मैट्रिक्स सामग्री के साथ होते हैं। इन-सीटू एग्रीगेट फॉर्मेशनः कई माइक्रो-कॉम्पोजिट सेल्फ-असेंबली की प्रक्रिया द्वारा अपने एग्रीगेट कण बनाते हैं। उदाहरण के लिए, उच्च प्रभाव वाले पॉलीस्टीरिन में, बहुलक के दो अमिश्रणीय चरण (भंगुर पॉलीस्टीरिन और रबरी पॉलीब्यूटाडाइन सहित) एक साथ मिश्रित होते हैं। विशेष अणुओं (ग्राफ्ट कॉपोलिमर) में अलग-अलग भाग होते हैं जो प्रत्येक चरण में घुलनशील होते हैं, और इसलिए एक डिटर्जेंट के तरीके से केवल उनके बीच के इंटरफेस पर स्थिर होते हैं। चूँकि इस प्रकार के अणु की संख्या अंतरफलक क्षेत्र को निर्धारित करती है, और चूंकि गोले स्वाभाविक रूप से सतह के तनाव को कम करने के लिए बनते हैं, सिंथेटिक रसायनज्ञ पिघले हुए मिश्रण में पॉलीब्यूटाडाइन बूंदों के आकार को नियंत्रित कर सकते हैं, जो एक कठोर मैट्रिक्स में रबर समुच्चय बनाने के लिए कठोर हो जाते हैं। विक्षेपण सुदृढ़ीकरण धातु विज्ञान के क्षेत्र से एक समान उदाहरण है। कांच-सिरेमिक में, समुच्चय को अक्सर तापीय विस्तार का नकारात्मक गुणांक रखने के लिए चुना जाता है, और समुच्चय से मैट्रिक्स के अनुपात को समायोजित किया जाता है ताकि समग्र विस्तार शून्य के बहुत करीब हो। समग्र आकार को कम किया जा सकता है ताकि सामग्री अवरक्त प्रकाश के लिए पारदर्शी हो। निर्माण समग्र (भूविज्ञान) अंतर-मुखीय संक्रमण क्षेत्र (आई. टी. जेड.) संतृप्त-सतह-सूखी कंक्रीट समग्र सामग्री सामग्री की दानेदारता भी देखें।