کامپوزیت چیست و کاربرد های آن در صنایع مختلف

یکی از مزایای اصلی کامپوزیت این است که آنها موادی هستند که مقاومت مکانیکی بالایی نسبت به چگالی خود در مقایسه با مواد معمولی دارند. کامپوزیت‌ها دارای یک سری مزایای بسیار قابل توجه برای طیف گسترده‌ای از کاربردها هستند. به عنوان مثال، آنها اجازه می‌دهند تا اشکال پیچیده با دقت زیادی به دست آید، همچنین مقاومت بسیار خوبی در برابر تخریب دارند و در برابر خوردگی بسیار مقاوم هستند.

کامپوزیت چیست؟

کامپوزیت‌ها یا رزین‌های کامپوزیت مواد مصنوعی هستند که به طور ناهمگن مخلوط شده و ترکیبی را تشکیل می‌دهند، همانطور که از نام آنها مشخص است، آنها از مولکول‌های عناصر مختلف تشکیل شده‌اند. این اجزا می‌توانند بر دو نوع باشند: اجزای چسبنده و اجزای تقویت کننده. پانل کامپوزیت به راحتی با هر ابزار برشی برش داده می شود، از اره دستی پایه فلزی گرفته تا آسیاب شعاعی مانند اره مویی و غیره. این یک ماده نرم است که به راحتی برش میخورد البته برخی موارد هم وجود دارد که برش کامپوزیت به سختی انجام میشود.

کاربرد کامپوزیت در صنایع

مواد کامپوزیت پیشرفته در طول 50 سال گذشته در انواع برنامه‌های کاربردی با کارایی بالا استفاده شده است:

وسایل نقلیه نظامی، قایق‌های تفریحی لوکس، تیغه‌های توربین بادی بزرگ، هواپیما، تجهیزات ورزشی و تفریحی مانند اسکی، اسنوبرد و تخته موج سواری. آنها همچنین شروع به استفاده گسترده‌تر در دنیای معماری کرده‌اند، جایی که آنها کاهش وزن قابل توجهی را ارائه می دهند و توانایی ایجاد اشکال پیچیده را ارائه می‌دهند که به معماران آزادی عمل بیشتری در طراحی می‌دهد. دقیقاً، طراحی با مواد کامپوزیت طیف وسیعی از امکانات را در کاربرد خود در بخش ساخت و ساز باز می‌کند، مانند بهینه سازی عملکرد سازه از طریق تغییرات ساده در برخی از اجزای تشکیل دهنده مواد کامپوزیت (انواع رزین، انواع و پیکربندی تقویت مواد و غیره).

اگر در طول 100 سال گذشته معماران خود را به استفاده از مصالح ساختمانی متداول در طراحی خود محدود کرده‌اند (چوب، سنگ، فولاد، بتن...)، امروزه مصالح کامپوزیت انقلابی در معماری ایجاد کرده است. کاربرد آن در زمینه ساخت و ساز باعث شده است که به تدریج جایگزین مصالح سنتی شود و به همراه آنها بسیاری از موانعی که طراحان در اجرای پروژه هایی با طراحی آینده نگرانه با آن مواجه می‌شدند، از بین رفته است.

مزایای اصلی کامپوزیت

مقاومت مکانیکی بالا: مواد کامپوزیت در استفاده از آنها به عنوان عناصری که مقاومت بالایی دارند بسیار مؤثر هستند. آنها می‌توانند برای ارائه طیف خاصی از خواص مکانیکی مانند مقاومت کششی، مقاومت ضربه‌ای و مقاومت فشاری طراحی شوند. علاوه بر این، قطعات کامپوزیتی را می توان با تقویت‌کننده‌هایی با جهت‌گیری خاص ساخت که در جایی که طراحی آن را ایجاب می‌کند، مقاومت بیشتری ایجاد می‌کند.

زیبایی شناسی: آنها به لطف توانایی خود در قالب گیری اشکال پیچیده، سیال و خلاقانه، و همچنین توانایی ادغام سطوح ویژه و طیف گسترده‌ای از جلوه‌ها، از جمله شبیه سازی مواد سنتی، امکانات زیبایی شناختی جدیدی را ارائه می دهند.

مقاومت در برابر خوردگی: مواد کامپوزیت زنگ نمی زنند یا خورده نمی شوند. سیستم‌های ماتریس پلیمری زیادی وجود دارند که مقاومت طولانی‌مدتی را در برابر بیشتر محیط‌های دما و محیط‌های شیمیایی ایجاد می‌کنند. قطعات کامپوزیتی با طراحی مناسب در مقایسه با مصالح ساختمانی سنتی عمر طولانی و حداقل تعمیر و نگهداری دارند.

سبکی: کامپوزیت‌ها دارای استحکام ویژه بالاتری نسبت به اکثر مواد مورد استفاده در کاربردهای مشابه هستند. این آلیاژها نسبت به اکثر آلیاژهای فلزی می توانند استحکام بیشتری به ازای هر وزن داشته باشند.

دوام: کامپوزیت‌ها چقدر عمر می‌کنند؟ ارجاعاتی به مدت بیش از پنجاه سال اشاره دارد. کامپوزیت‌های زمینه پلیمری در مقایسه با موادی که اغلب جایگزین می‌شوند، مانند بتن، فولاد و چوب، مواد نسبتاً جدیدی هستند، بنابراین طول عمر آنها هنوز در بسیاری از اجزای مورد استفاده به دست نیامده است.

انعطاف پذیری در طراحی: مواد کامپوزیت را می‌توان تقریباً به هر شکلی به دست آورد. می تواند از نظر پیکربندی پیچیده، بزرگ یا کوچک، ساختاری، تزئینی یا ترکیبی از اینها باشد. کامپوزیت‌ها ذهن معماران و طراحان را آزاد می‌کنند تا مفاهیم جدید را از نمونه اولیه تا تولید آزمایش کنند. به دلیل این انعطاف‌پذیری، قطعات کامپوزیتی منفرد می‌توانند جایگزین مجموعه‌های واحد پیچیده‌ای شوند که در صورت تولید از مواد سنتی مانند چوب، فولاد و آلومینیوم نیاز به اتصال دهنده‌های متعدد دارند.

پایداری ابعادی: مواد کامپوزیتی FRP شکل و عملکرد خود را حتی تحت تنش‌های مکانیکی و محیطی شدید حفظ می‌کنند.

رفتار دی الکتریک: مواد کامپوزیت ماتریس پلیمری دارای خواص عایق الکتریکی عالی هستند.

کلام آخر

یک ماده کامپوزیت از ترکیب دو یا چند ماده با ماهیت متفاوت تشکیل می‌شود که با هم ترکیب می‌شوند و خواصی برتر از اجزای اصلی ارائه می‌دهند. برای نمونه کامپوزیت‌های پلیمری همانطور که از نامشان مشخص است دارای یک ماده یا فاز پلیمری هستند که به عنوان یک ماتریس عمل می‌کند. مواد دیگری که به عنوان تقویت کننده عمل می‌کنند به این ماتریس اضافه می شوند (معمولاً الیاف شیشه، کربن یا آرامید) و در صورت امکان، سایر مواد ارزان قیمت که به عنوان پرکننده نیز شناخته می شوند.