Natančno opredeljen kompozit je kombinacija dveh ali več različnih materialov, kar ima za posledico vrhunski (pogosto močnejši) izdelek. Ljudje že tisoč let ustvarjajo kompozite, da bi zgradili vse, od preprostih zaklonov do izpopolnjenih elektronskih naprav. Medtem ko so bili prvi kompoziti izdelani iz naravnih materialov, kot sta blato in slama, današnji kompoziti nastajajo v laboratoriju iz sintetičnih snovi. Ne glede na njihov izvor so kompoziti tisto, kar je omogočilo življenje, kot ga poznamo.
Kratka zgodovina
Arheologi pravijo, da so ljudje kompozite uporabljali že vsaj 5000 do 6000 let. V starem Egiptu so opeke iz blata in slame zajemali in utrjevali lesene konstrukcije, kot so utrdbe in spomeniki. V nekaterih delih Azije, Evrope, Afrike in Amerike avtohtone kulture gradijo strukture iz volne (lesene plošče ali trakovi) in trta (sestavljeni iz blata ali gline, slame, gramoza, apna, sena in drugo snovi).
Druga napredna civilizacija, Mongoli, so bili tudi začetniki pri uporabi kompozitov. Z začetkom okoli leta 1200 A.D. so začeli graditi ojačane loke iz lesa, kosti in naravnega lepila, ovite z brezovo skorjo. To so bili veliko močnejši in natančnejši od preprostih lesenih lokov, ki so pomagali Džongisanskemu kangonskemu cesarstvu razširiti po Aziji.
Sodobna doba kompozitov se je začela v 20. stoletju z izumom zgodnje plastike, kot sta bakelit in vinil, kot tudi inženirskih izdelkov iz lesa, kot so vezane plošče. Drugi ključni sestav, Fiberglas, je bil izumljen leta 1935. Bil je veliko močnejši od prejšnjih kompozitov, lahko ga je oblikoval in oblikoval ter bil izjemno lahek in trpežen.
Svetovna vojna je pospešila izum še več naftnih kompozitnih materialov, od katerih se mnogi uporabljajo še danes, vključno s poliestrom. V šestdesetih letih prejšnjega stoletja so bili predstavljeni še bolj izpopolnjeni kompoziti, kot sta Kevlar in ogljikova vlakna.
Sodobni kompozitni materiali
Danes je uporaba kompoziti se je razvil tako, da običajno vključuje strukturna vlakna in plastiko, to je na kratko poznano kot Fiber Reinforced Plastics ali FRP. Tako kot slama vlakno zagotavlja strukturo in trdnost kompozita, medtem ko plastični polimer vlakno drži skupaj. Običajne vrste vlaken, ki se uporabljajo v kompozitih FRP, vključujejo:
- Fiber steklo
- Karbonska vlakna
- Aramidna vlakna
- Borovo vlakno
- Bazaltno vlakno
- Naravna vlakna (les, lan, konoplja itd.)
V primeru fiberglasase na stotine tisoč drobnih steklenih vlaken zbere in jih trdno drži na svojem mestu plastična polimerna smola. Običajne plastične smole, ki se uporabljajo v kompozitih, vključujejo:
- Epoksi
- Vinil Ester
- Poliester
- Poliuretan
- Polipropilen
Skupne uporabe in koristi
Najpogostejši primer kompozita je beton. Pri tej uporabi konstrukcijska jeklena armatura zagotavlja trdnost in togost betonu, utrjeni cement pa armaturo miruje. Samo armatura bi se preveč upognila, sam cement pa bi zlahka počil. Vendar, če jih združimo, da tvorimo kompozit, nastane izjemno tog material.
Kompozitni material, ki je najpogosteje povezan z izrazom "kompozit", je vlaknasto ojačana plastika. Ta vrsta kompozita se široko uporablja v našem vsakdanjem življenju. Pogoste vsakdanje uporabe plastičnih kompozitov, ojačenih z vlakni, vključujejo:
- Letala
- Čolni in mornarji
- Športna oprema (jaški za golf, loparji za tenis, deske za surfanje, hokejske palice itd.)
- Avtomobilske komponente
- Lopatice vetrne turbine
- Oklep
- Gradbeni materiali
- Vodne pipe
- Mostovi
- Ročaji orodij
- Tirnice lestve
Sodobni kompozitni materiali imajo številne prednosti pred drugimi materiali, kot je jeklo. Morda je najpomembneje, da so kompoziti veliko lažji. Prav tako so odporni proti koroziji, so prožni in odporni na udrtine. To pa pomeni, da potrebujejo manj vzdrževanja in imajo daljšo življenjsko dobo kot tradicionalni materiali. Sestavljeni materiali naredijo avtomobile lažji in zato varčnejši, karoserijski oklep je bolj odporen na naboje in naredi turbinske lopatice, ki lahko prenesejo stres velike hitrosti vetra.
Viri
- Osebje BBC News. "Kevlarjeva izumiteljica Stephanie Kwolek umre." BBC.com. 21. junij 2014
- Oddelek za energetiko. "Najboljših 9 stvari, ki jih o ogljikovih vlaknih še niste vedeli." Energy.gov. 29. marec 2013
- Osebje Royal Society of Chemistry. "Kompozitni materiali." RSC.org.
- Wilford, John Noble. "Ponovna počastitev umazanije z egiptovskim kraljem." NYTimes.com. 10. januar 2007