Prastai apibrėžtas kompozitas yra dviejų ar daugiau skirtingų medžiagų derinys, gaunantis pranašesnį (dažnai stipresnį) produktą. Žmonės tūkstančius metų kūrė kompozitus, kad sukurtų viską - nuo paprastų pastogių iki elektroninių prietaisų kūrimo. Pirmieji kompozitai buvo gaminami iš natūralių medžiagų, tokių kaip purvas ir šiaudai, tačiau šiandien kompozitai yra sukurti laboratorijoje iš sintetinių medžiagų. Nepaisant jų kilmės, kompozitai yra tai, kas padarė gyvenimą tokiu, kokį mes žinome.
Trumpa istorija
Archeologai sako, kad žmonės kompozitus naudojo mažiausiai nuo 5000 iki 6000 metų. Senovės Egipte plytos, pagamintos iš purvo ir šiaudų, siekė uždengti ir sustiprinti medines konstrukcijas, tokias kaip fortai ir paminklai. Kai kuriose Azijos, Europos, Afrikos ir Amerikos dalyse vietinės kultūros stato struktūras iš vikrumo (medinės lentos ar juostos) ir priemaišos (purvo ar molio, šiaudų, žvyro, kalkių, šieno ir kitų kompozicija) medžiagos).
Kita pažangi civilizacija, mongolai, taip pat buvo kompozitų naudojimo pradininkai. Maždaug nuo 1200 metų D. D. jie pradėjo statyti armuotus lankus iš medžio, kaulų ir natūralių klijų, apvyniotus beržo žieve. Jie buvo kur kas galingesni ir tikslesni nei paprasti mediniai lankai, padėję Čingischano Mongolijos imperijai plisti po Aziją.
Šiuolaikinė kompozicijų era prasidėjo XX amžiuje išradus ankstyvuosius plastikus, tokius kaip bakelitas ir vinilis, taip pat inžinerinius medžio gaminius, tokius kaip fanera. Kitas labai svarbus kompozitas - Fiberglas - buvo išrastas 1935 m. Jis buvo daug tvirtesnis nei ankstesni kompozitai, buvo formuojamas ir formuojamas, buvo ypač lengvas ir patvarus.
Antrasis pasaulinis karas paspartino dar daugiau iš naftos pagamintų kompozicinių medžiagų, kurių daugelis vis dar naudojamos ir šiandien, išradimą, įskaitant poliesterį. Septintajame dešimtmetyje buvo pristatyti dar sudėtingesni kompozitai, tokie kaip Kevlaras ir anglies pluoštas.
Šiuolaikinės kompozicinės medžiagos
Šiandien vartojama kompozitai vystėsi taip, kad į jį paprastai įeina struktūrinis pluoštas ir plastikas, trumpai žinomas kaip pluoštu armuotas plastikas arba FRP. Kaip ir šiaudai, pluoštas sukuria kompozito struktūrą ir stiprumą, o plastikinis polimeras sulaiko pluoštą kartu. Įprasti pluoštai, naudojami FRP kompozicijose, apima:
- Stiklo pluoštas
- Anglies pluoštas
- Aramidinis pluoštas
- Boro pluoštas
- Bazalto pluoštas
- Natūralus pluoštas (mediena, linai, kanapės ir kt.)
Jeigu stiklo pluošto, šimtai tūkstančių mažų stiklo pluoštų yra sudedami ir tvirtai laikomi vietoje plastikinės polimerinės dervos. Paprastosios kompozituose naudojamos plastinės dervos apima:
- Epoksidinė
- Vinilo esteris
- Poliesteris
- Poliuretanas
- Polipropilenas
Įprasti naudojimo būdai ir pranašumai
Dažniausias kompozito pavyzdys yra betonas. Šiuo tikslu konstrukcinė plieninė armatūra suteikia betonui stiprumo ir standumo, o sukietėjęs cementas laiko armatūrą nejudančią. Vien tik armatūra per daug lankstytųsi, o vien cementas lengvai įtrūktų. Tačiau sujungus į kompoziciją, susidaro ypač tvirta medžiaga.
Kompozicinė medžiaga, dažniausiai susijusi su terminu „kompozitas“, yra pluoštu armuota plastika. Šis kompozito tipas yra plačiai naudojamas visą mūsų kasdienį gyvenimą. Dažniausiai pluoštu armuotų plastikinių kompozitų naudojimo būdai yra šie:
- Lėktuvas
- Laivai ir jūrų laivai
- Sporto įranga (golfo velenai, teniso raketės, banglentės, ledo ritulio lazdos ir kt.)
- Automobilių komponentai
- Vėjo jėgainių mentės
- Kūno šarvai
- Statybinės medžiagos
- Vandens vamzdžiai
- Tiltai
- Įrankių rankenos
- Kopėčių turėklai
Šiuolaikinės kompozicinės medžiagos turi nemažai pranašumų, palyginti su kitomis medžiagomis, tokiomis kaip plienas. Galbūt svarbiausia, kad kompozitai būtų daug lengvesni. Jie taip pat atsparūs korozijai, yra lankstūs ir atsparūs dantims. Tai, savo ruožtu, reiškia, kad jiems reikia mažiau priežiūros ir jie tarnauja ilgiau nei tradicinės medžiagos. Kompozicinės medžiagos daro automobilius lengvesnius, todėl degalus tausojančius, padaro šarvus atsparesnius kulkoms ir padaro turbinos mentes, galinčias atlaikyti didelio vėjo greičio apkrovą.
Šaltiniai
- „BBC News“ darbuotojai. „Mirė„ Kevlar “išradėjas Stephanie Kwolek“. BBC.com. 2014 m. Birželio 21 d.
- Energetikos departamento darbuotojai. „9 populiariausi dalykai, kurių nežinojote apie anglies pluoštą“. Energija.govas. 2013 m. Kovo 29 d.
- Karališkosios chemijos draugijos darbuotojai. "Kompozicinės medžiagos". RSC.org.
- Wilfordas, Johnas Noble'as. "Purvo plytų duoklės atkūrimas išvykusiam Egipto karaliui". NYTimes.com. 2007 m. Sausio 10 d.