Kas yra sudėtinės medžiagos apibrėžimas?

DonNicholsas / Getty Images

Laisvai apibrėžtas, kompozitas yra dviejų ar daugiau skirtingų medžiagų derinys, dėl kurio gaunamas pranašesnis (dažnai stipresnis) produktas. Žmonės tūkstančius metų kūrė kompozitus, kad sukurtų viską nuo paprastų prieglaudų iki sudėtingų elektroninių prietaisų. Nors pirmieji kompozitai buvo gaminami iš natūralių medžiagų, tokių kaip purvas ir šiaudai, šiandieniniai kompozitai kuriami laboratorijoje iš sintetinių medžiagų. Nepriklausomai nuo jų kilmės, kompozitai yra tai, kas mums žinomą gyvenimą padarė įmanomu.

Trumpa istorija

Archeologai teigia, kad žmonės kompozitus naudojo mažiausiai 5000–6000 metų. Senovės Egipte plytos buvo pagamintos iš purvo ir šiaudų, skirtų apgaubti ir sustiprinti medines konstrukcijas, tokias kaip fortai ir paminklai. Kai kuriose Azijos, Europos, Afrikos ir Amerikos dalyse vietinės kultūros stato konstrukcijas iš vatos (lentų arba medienos juostelių) ir daubų (purvo arba molio, šiaudų, žvyro, kalkių, šieno ir kitų medžiagų kompozicijos).

Kita pažangi civilizacija – mongolai – taip pat buvo kompozitų naudojimo pradininkai. Maždaug nuo 1200 m. mūsų eros jie pradėjo statyti sustiprintus lankus iš medžio, kaulo ir natūralių klijų, apvyniotų beržo žieve. Tai buvo daug galingesni ir tikslesni nei paprasti mediniai lankai, padėję Čingischano Mongolijos imperijai plisti visoje Azijoje.

Šiuolaikinė kompozitų era prasidėjo XX amžiuje išradus ankstyvuosius plastikus, tokius kaip bakelitas ir vinilas, taip pat sukonstruoti medienos gaminiai, tokie kaip fanera. Kitas labai svarbus kompozitas – stiklo pluoštas – buvo išrastas 1935 m. Jis buvo daug tvirtesnis už ankstesnius kompozitus, jį buvo galima formuoti ir formuoti, jis buvo ypač lengvas ir patvarus.

Antrasis pasaulinis karas paspartino dar daugiau iš naftos gaunamų kompozitinių medžiagų išradimą, kurių daugelis tebenaudojami ir šiandien, įskaitant poliesterį. 1960-aisiais buvo pristatyti dar sudėtingesni kompozitai, tokie kaip kevlaras ir anglies pluoštas.

Šiuolaikinės kompozicinės medžiagos

Šiandien naudojimas kompozitai išsivystė taip, kad paprastai būtų naudojamas struktūrinis pluoštas ir plastikas, tai vadinama pluoštu sustiprintu plastiku arba trumpiau FRP. Kaip ir šiaudai, pluoštas suteikia kompozito struktūrą ir stiprumą, o plastikinis polimeras laiko pluoštą kartu. Įprasti pluošto tipai, naudojami FRP kompozituose:

• Stiklo pluoštas
• Anglies pluoštas
• Aramido pluoštas
• Boro pluoštas
• Bazalto pluoštas
• Natūralus pluoštas (mediena, linai, kanapės ir kt.)

Jeigu stiklo pluošto , šimtai tūkstančių mažyčių stiklo pluoštų yra sujungti ir tvirtai laikomi plastikine polimerine derva. Įprastos plastikinės dervos, naudojamos kompozituose, yra šios:

• Epoksidinė
• Vinilo esteris
• Poliesteris
• Poliuretanas
• Polipropilenas

Bendras naudojimas ir nauda

Dažniausias kompozito pavyzdys yra betonas. Šiuo atveju konstrukcinis plieninis armatūra suteikia betonui tvirtumo ir standumo, o sukietėjęs cementas išlaiko armatūrą nejudantį. Vien armatūra per daug lankstytųsi, o vien cementas lengvai įtrūktų. Tačiau sujungus į kompozitą, susidaro itin standi medžiaga.

Kompozitinė medžiaga, dažniausiai siejama su terminu „kompozitas“, yra pluoštu sustiprintas plastikas. Šio tipo kompozitai plačiai naudojami mūsų kasdieniame gyvenime. Kasdienis pluoštu sustiprinto plastiko kompozitų naudojimas yra:

• Lėktuvas
• Valtys ir jūrų laivai
• Sporto įranga (golfo šachtos, teniso raketės, banglentės, ledo ritulio lazdos ir kt.)
• Automobilių komponentai
• Vėjo turbinos mentės
• Kūno šarvai
• Statybinės medžiagos
• Vandens vamzdžiai
• Tiltai
• Įrankių rankenos
• Kopėčių bėgiai

Šiuolaikinės kompozicinės medžiagos turi daug pranašumų, palyginti su kitomis medžiagomis, tokiomis kaip plienas. Galbūt svarbiausia, kad kompozitai yra daug lengvesni. Jie taip pat atsparūs korozijai, yra lankstūs ir atsparūs įlenkimams. Tai savo ruožtu reiškia, kad jiems reikia mažiau priežiūros ir jų tarnavimo laikas ilgesnis nei tradicinių medžiagų. Dėl kompozicinių medžiagų automobiliai yra lengvesni, taigi ir degalų taupymas, šarvai tampa atsparesni kulkoms, o turbinos mentės gali atlaikyti didelio vėjo greičio įtampą.

Šaltiniai

• BBC naujienų darbuotojai. Mirė kevlaro išradėja Stephanie Kwolek. BBC.com. 2014 m. birželio 21 d.
• Energetikos departamento darbuotojai. 9 svarbiausi dalykai, kurių nežinojote apie anglies pluoštą. Energy.gov. 2013 m. kovo 29 d.
• Karališkosios chemijos draugijos darbuotojai. „Kompozitinės medžiagos“. RSC.org.
• Vilfordas, Johnas Noble'as. „Plytinio purvo pagarbos atkūrimas mirusiam Egipto karaliui“. NYTimes.com. 2007 m. sausio 10 d.