Voľne definovaný, kompozit je kombináciou dvoch alebo viacerých rôznych materiálov, ktorých výsledkom je vynikajúci (často silnejší) produkt. Ľudia vytvárajú kompozity už tisíce rokov, aby vybudovali všetko od jednoduchých prístreškov až po zložité elektronické zariadenia. Zatiaľ čo prvé kompozity boli vyrobené z prírodných materiálov, ako je blato a slama, dnešné kompozity sa vytvárajú v laboratóriu zo syntetických látok. Bez ohľadu na ich pôvod, kompozity sú to, čo umožnilo život, ako vieme, že je to možné.
Stručná história
Archeológovia tvrdia, že ľudia používajú kompozity najmenej 5 000 až 6 000 rokov. V starovekom Egypte tehly vyrobené z bahna a slamy obklopujú a spevňujú drevené konštrukcie, ako sú pevnosti a pamätníky. V niektorých častiach Ázie, Európy, Afriky a Ameriky si domorodé kultúry vytvárajú štruktúry z prútia (dosky alebo drevené pruhy) a šmýkač (kompozit z blata alebo hliny, slamy, štrku, vápna, sena a ostatných látky).
Ďalšou vyspelou civilizáciou, Mongolmi, boli tiež priekopníci v používaní kompozitov. Začiatkom okolo roku 1200 A.D. začali stavať spevnené mašle z dreva, kostí a prírodného lepidla, obalené brezovou kôrou. Boli oveľa silnejšie a presnejšie ako jednoduché drevené luky, ktoré pomohli mongolskej ríši Džingischána šíriť sa po Ázii.
Moderná éra kompozitov sa začala v 20. storočí vynálezom skorých plastov, ako sú bakelit a vinyl, ako aj drevených výrobkov, ako je preglejka. Ďalší rozhodujúci kompozit, Fiberglas, bol vynájdený v roku 1935. Bola oveľa silnejšia ako predtým kompozity, mohla byť tvarovaná a tvarovaná a bola extrémne ľahká a trvanlivá.
Druhá svetová vojna urýchlila vynález ešte viac kompozitných materiálov odvodených z ropy, z ktorých mnohé sa dodnes používajú, vrátane polyesteru. V 60. rokoch 20. storočia sa zaviedli ešte zložitejšie kompozity, ako sú Kevlar a uhlíkové vlákna.
Moderné kompozitné materiály
Dnes, použitie kompozity sa vyvinul tak, že bežne obsahuje štrukturálne vlákno a plast, čo je skratka Fiber Reinforced Plastics alebo FRP. Rovnako ako slama, vlákno poskytuje štruktúru a pevnosť kompozitu, zatiaľ čo plastový polymér drží vlákno pohromade. Bežné typy vlákien používaných v kompozitoch FRP zahŕňajú:
- laminát
- Uhlíkové vlákno
- Aramidové vlákno
- Bórové vlákno
- Čadičové vlákno
- Prírodné vlákno (drevo, ľan, konope atď.)
V prípade laminát, stovky tisíc drobných sklenených vlákien sú zostavené dokopy a držané pevne na mieste pomocou plastovej polymérnej živice. Bežné plastové živice používané v kompozitoch zahŕňajú:
- epoxidová
- Vinyl Ester
- polyester
- polyuretán
- polypropylén
Bežné použitia a výhody
Najbežnejším príkladom kompozitu je betón. Pri tomto použití poskytuje konštrukčná oceľová výstuž pevnosť a tuhosť betónu, zatiaľ čo vulkanizovaný cement drží výstuž nehybne. Samotný povlak by sa príliš ohol a samotný cement by ľahko praskol. Keď sa však spoja do kompozitu, vytvorí sa extrémne tuhý materiál.
Zloženým materiálom, ktorý sa najčastejšie spája s výrazom „zložený“, sú plasty vystužené vláknami. Tento typ kompozitu sa vo veľkej miere používa v našom každodennom živote. Bežné každodenné použitie vláknitých plastových kompozitov zahŕňa:
- lietadlo
- Lode a lode
- Športové vybavenie (golfové šachty, tenisové rakety, surfy, hokejky atď.)
- Automobilové komponenty
- Listy veterných turbín
- Brnenie
- Stavebné materiály
- Vodovod
- Bridges
- Rukoväte náradia
- Rebríky
Moderné kompozitné materiály majú oproti iným materiálom, ako je oceľ, množstvo výhod. A čo je najdôležitejšie, kompozity majú oveľa ľahšiu hmotnosť. Odolávajú tiež korózii, sú ohybné a odolné proti poškodeniu. To znamená, že si vyžadujú menej údržby a dlhšiu životnosť ako tradičné materiály. Kompozitné materiály robia autá ľahšími, a tým aj úspornejšími, zvyšujú odolnosť panciera proti guľkám a vytvárajú lopatky turbín, ktoré odolávajú stresu pri vysokých rýchlostiach vetra.
zdroje
- Zamestnanci BBC News. „Kevlarová vynálezkyňa Stephanie Kwolek zomiera.“ BBC.com. 21. júna 2014.
- Oddelenie energetického personálu. „Top 9 vecí, ktoré ste nevedeli o uhlíkových vláknach.“ Energy.gov. 29. marca 2013.
- Zamestnanci Kráľovskej spoločnosti chémie. „Kompozitné materiály“. RSC.org.
- Wilford, John Noble. „Obnovenie holdu bahnitej tehly odchádzajúcemu egyptskému kráľovi.“ NYTimes.com. 10. januára 2007.