وبلاگ

معرفی کامپوزیت‌ها

کامپوزیت ها
امتیاز دهید

مواد طبیعی و مواد مهندسی در واقع میکروکامپوزیت‌هایی هستند که خواص آن‌ها از پراکندگی مناسب فازها به دست می‌آید. یک کامپوزیت ماده‌ای است که یک فاز متمایز فیزیکی و یا شیمیایی پخش‌شده در یک فاز پیوسته دارد و عموماً دارای خصوصیاتی متفاوت و یا بهتر از آن دو جزء می‌‌‌‌باشد.

آشنایی با کامپوزیت‌ها

از دیرباز، انسان مواد مختلف را با هم ترکیب کرده تا ماده‌ای جدید با خواص بهتر به دست آورد؛ به عنوان مثال در زمان فراعنه، کارگران یهودی برای افزایش استحکام آجرها از تکه‌های کاه در آن­ها استفاده می­کرده‌اند. اغلب مواد طبیعی نیز خواص فوق‌العاده‌ی خود را از ترکیب دو یا چند جزء به دست می‌آورند، مثلاً بسیاری از بافت­های بدن که استحکام بالا و انعطاف‌‌پذیری فوق‌العاده‌‌ای دارند، از رشته‌های سفت درون زمینه‌ای با استحکام کم‌تر تشکیل شده‌اند. این رشته‌ها طوری در کنار هم قرار گرفته‌اند که هنگام اعمال بارهای زیاد، حداکثر استحکام را تأمین کنند و هم­چنین به راحتی به روی یک­دیگر بلغزند تا بافت انعطاف پذیر باشد.

اغلب مواد مهندسی نیز ترکیبی از دو یا چند فاز پخش شده در مقیاس میکروسکوپی‌اند؛ به عنوان مثال، چنان­چه یک فولاد کربنی ساده از دمای ۸۰۰ درجه سانتی‌گراد سرد شود، ریزساختاری با لایه‌های متناوب یک فاز نرم انعطاف‌پذیر (آهن خالص) و یک ترکیب سخت و شکننده (سمانتیت) تشکیل خواهد شد.

مواد طبیعی و مواد مهندسی در واقع میکروکامپوزیت‌هایی هستند که خواص آن‌ها از پراکندگی مناسب فازها به دست می‌آید. یک کامپوزیت ماده‌ای است که یک فاز متمایز فیزیکی و یا شیمیایی پخش‌شده در یک فاز پیوسته دارد و عموماً دارای خصوصیاتی متفاوت و یا بهتر از آن دو جزء می‌‌‌‌باشد.

فاز پیوسته، فاز زمینه نام دارد و فاز پخش‌شده معمولاً فاز تقویت‌کننده نامیده می شود. فاز تقویت‌کننده می‌تواند به صورت ذره، رشته، یا صفحه باشد. مرسوم است که کامپوزیت‌ها را بر اساس خصوصیات فاز زمینه طبقه‌بندی می‌کنند. از این نظر با توجه به اینکه مواد مذکور به سه دسته‌ی کلی تقسیم می‌شوند، سه نوع کامپوزیت نیز وجود دارد: کامپوزیت‌های زمینه سرامیکی (Ceramic Matrix Composites)، کامپوزیت‌های زمینه فلزی (Metal Matrix Composites)، و کامپوزیت‌های زمینه پلیمری (Polymer Matrix Composites). در هر زمینه‌ای فاز تقویت‌کننده می‌تواند از جنس سرامیک، فلز، و یا پلیمر باشد.

ساختار میکروسکوپی یک نوع کامپوزیت

ساختار میکروسکوپی یک نوع کامپوزیت زمینه سرامیکی

کامپوزیت‌های زمینه پلیمری با الیاف تقویت‌کننده‌ای مثل کربن، شیشه یا آرامید (Aramid) به عنوان مواد مهندسی، کاملاً شناخته شده هستند. فلزات حاوی ذرات و الیاف سرامیکی نیز اهمیت زیادی دارند و کامپوزیت‌های زمینه سرامیکی جدیدترین نوع کامپوزیت‌ها می‌باشند.

در سال‌های اخیر، استفاده از کامپوزیت‌ها، به‌خصوص کامپوزیت‌های زمینه پلیمری، رشد سریعی داشته و این روند هم­چنان ادامه دارد. عامل اصلی توسعه‌ی کامپوزیت‌ها، خواص بهینه‌ی آن‌ها نسبت به اجزای تشکیل‌دهنده می‌باشد. این توسعه عمدتاً با جایگزینی کامپوزیت به جای مواد معمول و به خصوص فلزات صورت می­گیرد.

اغلب کامپوزیت‌های زمینه پلیمری از رزین‌های ترموست و الیاف تقویت‌کننده ساخته می‌شوند. ترموست به محصولی گفته می‌شود که در یک واکنش بازگشت‌ناپذیر شیمیایی ساخته می‌شود. بر خلاف پلاستیک‌ها با حرارت نمی‌توان یک محصول ساخته‌شده‌ی پلیمری ترموست را نرم کرد. الیاف تقویت‌کننده در کامپوزیت‌ها هنگامی که با رزین (Resin) ترکیب می‌شوند، نقش استحکام بخشی به آن را ایفا می‌نمایند. صنایع کامپوزیت، طیف وسیعی از محصولات را تولید می‌کنند. در زیر، زمینه‌های مختلفی که محصولات کامپوزیتی در آن‌ها مورد استفاده قرار گرفته‌اند، ارائه شده است:
هواپیما، هوافضا و صنایع دفاعی: اجزای هواپیما، سپرهای حرارتی، پوسته موتور راکت و ملزومات دیگر
ملزومات و تجهیزات اداری: دستگاه های کپی، اجزاء کامپیوتر، ملزومات خانگی و ابزار الکتریکی
ساخت و ساز: استخرهای شنا، وان حمام، برج های خنک‌کننده، کف پل‌ها و علائم راهنمایی و رانندگی
تجهیزات مقاوم به خوردگی: لوازم کنترل آلودگی، محصولات تصفیه‌ی آب، لوله ها و فیتینگ‌ها، تانک‌های ذخیره‌سازی زیرزمینی و…
الکتریک و الکترونیک: جعبه فیوز (دکل‌های برق)، اتصالات الکترونیکی و لوله‌ها
دریایی: قایق، کرجی، کانو، کشتی و سازه های دریایی
حمل و نقل: بدنه و اجزاء اتومبیل، قطعات مختلف خودرو

استفاده از کامپوزیت‌ها در ساخت خودروها

استفاده از کامپوزیت‌ها در ساخت بدنه و تجهیزات خودروها

مزایای کامپوزیت‌ها

▪ استحکام بالا
▪ وزن کم
▪ قابلیت شکل‌دهی
▪ عمر نسبتاً طولانی

نحوه‌ی ساخت کامپوزیت‌ها

روش های متعدّدی برای ساخت کامپوزیت‌های پلیمری وجود دارد. هر روشی برای ترکیب‌های خاصی از محصول، بازار و مواد خام مناسب است. تمام کامپوزیت‌ها در موارد ذیل مشترک هستند:
▪ در تمام آن‌ها میزان مناسبی از رزین، پرکننده‌های تقویت‌کننده و الیاف به کار رفته است.
▪ در تمام آن‌ها یک سیال یا یک ماده‌ی خمیری شکل به فرم نهایی در می‌آید.
▪ در تمام آن‌ها عمل پلیمریزاسیون در حین پخت صورت می‌گیرد.
▪ در تمامی آن‌ها مخلوطی از رزین، تقویت‌کننده و مواد دیگر به فرم یک جامه صلب در می‌آیند.

مرجع: نشریه مکانیکا
نویسنده: سید سیروس رضوانی فر

آموزش خمش سه نقطه ای لوله کامپوزیتی

نوشتن دیدگاه

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

شما ممکن است از این برچسب ها و خصوصیات HTML استفاده کنید:

<a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>