تعریف یک ماده کامپوزیت چیست؟

علوم پایه

• علم شیمی
  • اصول اولیه
  • قوانین شیمیایی
  • مولکول ها
  • جدول تناوبی
  • پروژه ها و آزمایشات
  • روش علمی
  • بیوشیمیانی
  • شیمی فیزیکی
  • شیمی پزشکی
  • شیمی در زندگی روزمره
  • شیمی دانان مشهور
  • فعالیت برای بچه ها
  • مخفف و مخفف
• زیست شناسی
• فیزیک
• زمين شناسي
• ستاره شناسی
• آب و هوا و آب و هوا

• کارشناسی ، مدیریت تجارت ، دانشگاه کلرادو بولدر

تاد جانسون از سال 2004 در زمینه توسعه ، تجاری سازی و طرف های فروش صنعت کامپوزیت کار کرده است. وی همچنین در مورد این صنعت می نویسد.

به روز شده در 13 ژانویه 2019

کاملاً تعریف شده ، یک کامپوزیت ترکیبی از دو یا چند ماده متفاوت است که منجر به یک محصول برتر (اغلب قوی تر) می شود. انسان ها هزاران سال است که برای ساختن همه چیز از پناهگاه های ساده گرفته تا دستگاه های الکترونیکی ، همه چیز را ایجاد می کنند. در حالی که اولین کامپوزیت ها از مواد طبیعی مانند گل و نی ساخته شده اند ، کامپوزیت های امروز در یک آزمایشگاه از مواد مصنوعی ایجاد می شوند. صرف نظر از منشأ آنها ، کامپوزیت ها همان چیزی هستند که زندگی را ممکن کرده اند.

یک تاریخ کوتاه

باستان شناسان می گویند انسان حداقل 5000 تا 6000 سال از کامپوزیت ها استفاده کرده است. در مصر باستان ، آجری که از گل و نی ساخته شده است گرفته تا ساخت و سازهای چوبی مانند قلعه ها و بناهای تاریخی را تقویت و تقویت می کند. در بخش هایی از آسیا ، اروپا ، آفریقا و قاره آمریکا ، فرهنگ های بومی سازه هایی را از wattle (تخته ها یا نوارهای چوب) و Daub (کامپوزیتی از گل یا خاک رس ، نی ، ماسه ، آهک ، یونجه و سایر مواد) می سازند.

یکی دیگر از تمدن های پیشرفته ، مغول ها نیز در استفاده از کامپوزیت ها پیشگام بودند. از حدود 1200 A. D. ، آنها شروع به ساختن کمان های تقویت شده از چوب ، استخوان و چسب طبیعی کردند که با پوست درخت توس پیچیده شده است. اینها به مراتب قدرتمندتر و دقیق تر از کمان های چوبی ساده بودند و به امپراتوری مغولستان چنگیز خان کمک می کردند تا در سراسر آسیا گسترش یابد.

دوره مدرن کامپوزیت ها در قرن بیستم با اختراع پلاستیک های اولیه مانند باکلیت و وینیل و همچنین محصولات چوبی مهندسی شده مانند تخته سه لا آغاز شد. یکی دیگر از کامپوزیت های مهم ، فایبرگلا ، در سال 1935 اختراع شد. این بسیار قوی تر از کامپوزیت های قبلی بود ، می توانست قالب و شکل شود و بسیار سبک و بادوام بود.

جنگ جهانی دوم اختراع مواد کامپوزیت مشتق از نفت بیشتر را که بسیاری از آنها هنوز در حال استفاده هستند ، از جمله پلی استر ، عجله کرد. دهه 1960 شاهد معرفی کامپوزیت های پیچیده تر مانند Kevlar و Fiber Carbon بود.

مواد کامپوزیت مدرن

امروزه ، استفاده از کامپوزیت ها به طور معمول در ترکیب فیبر ساختاری و پلاستیک تکامل یافته است ، این به طور خلاصه به عنوان پلاستیک تقویت شده با فیبر یا FRP شناخته می شود. مانند نی ، فیبر ساختار و استحکام کامپوزیت را فراهم می کند ، در حالی که یک پلیمر پلاستیکی فیبر را در کنار هم نگه می دارد. انواع متداول الیاف مورد استفاده در کامپوزیت های FRP عبارتند از:

• فایبرگلاس
• فیبر کربن
• فیبر آرام
• فیبر بور
• فیبر بازالت
• فیبر طبیعی (چوب ، کتان ، کنف و غیره)

در مورد فایبرگلاس ، صدها هزار الیاف شیشه ای ریز در کنار هم گردآوری شده و توسط یک رزین پلیمری پلاستیکی به سختی در محل نگهداری می شوند. رزین های پلاستیکی رایج مورد استفاده در کامپوزیت ها عبارتند از:

• حکیم
• وینیل استر
• پلی استر
• پلی اورتان
• پلی پروپیلن

کاربردهای متداول و مزایا

رایج ترین نمونه یک کامپوزیت بتن است. در این استفاده ، میلگرد فولاد ساختاری قدرت و سفتی را به بتن فراهم می کند ، در حالی که سیمان درمان شده ، میلگرد را ثابت نگه می دارد. میلگرد به تنهایی بیش از حد خم می شود و سیمان به تنهایی به راحتی شکسته می شود. با این حال ، هنگامی که برای تشکیل یک کامپوزیت ترکیب شود ، یک ماده بسیار سفت و سخت ایجاد می شود.

ماده کامپوزیت که معمولاً با اصطلاح "کامپوزیت" در ارتباط است ، پلاستیک های تقویت شده با فیبر است. این نوع کامپوزیت در طول زندگی روزمره ما به طور گسترده استفاده می شود. استفاده روزمره روزمره کامپوزیت های پلاستیکی تقویت شده با فیبر شامل موارد زیر است:

• هواپیما
• قایق و دریایی
• تجهیزات ورزشی (شفت گلف ، راکت تنیس ، تخته های موج سواری ، چوب هاکی و غیره)
• اجزای خودرو
• تیغه های توربین بادی
• زره بدن
• مصالح ساختمانی
• لوله های آب
• پل ها
• دسته ابزار
• ریل های نردبان

مواد کامپوزیت مدرن نسبت به سایر مواد مانند فولاد دارای مزایای زیادی هستند. شاید مهمتر از همه ، کامپوزیت ها از نظر وزن بسیار سبک تر باشند. آنها همچنین در برابر خوردگی مقاومت می کنند ، انعطاف پذیر و مقاوم در برابر دندان هستند. این به نوبه خود به این معنی است که آنها به نگهداری کمتری نیاز دارند و طول عمر طولانی تر از مواد سنتی دارند. مواد کامپوزیت باعث می شود خودروها سبک تر و در نتیجه سوخت بیشتری داشته باشند ، زره بدن را در برابر گلوله ها مقاوم تر کرده و تیغه های توربین درست می کنند که می توانند در برابر استرس سرعت باد زیاد مقاومت کنند.

• کارمندان اخبار بی بی سی."مخترع کولار استفانی کوولک درگذشت."bbc. com. 21 ژوئن 2014.
• وزارت کارکنان انرژی."9 مورد برتر که در مورد فیبر کربن نمی دانید."Energy. gov. 29 مارس 2013.
• انجمن سلطنتی کارمندان شیمی."مواد کامپوزیت."rsc. org.
• ویلفورد ، جان نوبل."بازگرداندن یک ادای احترام آجر به یک پادشاه مصری در حال عزیمت."nytimes. com. 10 ژانویه 2007.