حتما شما هم تا به حال با واژه‌هایی مانند فایبر‌گلاس یا کامپوزیت مواجه شده‌اید. این مواد امروزه کاربردهای وسیعی در صنایع مختلف پیدا کرده‌اند. برای شروع بد نیست بدانیم که فایبرگلاس نوعی بسیار متداول از کامپوزیت است. اما کامپوزیت چیست؟
رشد فزاینده تکنولوژی در سال‌های اخیر باعث شد تا دیگر موادی که در دسترس بشر بود برای پوشاندن جامه حقیقت بر رویاهای مدرن کافی نباشد و از این رو تلاش برای رسیدن به مواد جدید آغاز شد؛ مثلا در بیشتر کاربردهای مهندسی، اغلب به تلفیق خواص مواد نیاز داریم. مواد که ضمن داشتن استحکام بالا، سبک باشند، مقاومت سایشی و UV خوبی داشته باشند و …

اما از آنجا که نمی‌توان ماده‌ای یافت که همه خواص مورد نظر را دارا باشد، باید به دنبال چاره‌ای دیگر بود: ساخت و استفاده از کامپوزیت‌ها

استفاده از این مواد البته ایده جدیدی نیست. چینی‌ها و مصریان قدیم از جمله تمدن‌های باستانی بوده‌اند که برای اولین بار از مخلوط کاه‌گل و شن برای بناسازی استفاده کرده‌اند تا استحکام گل افزایش پیدا کند.
مصریان با چسباندن لایه‌های نازک چوب و پارچه به یکدیگر و با استفاده از طناب، قایق‌های خود را در برابر متورم شدن دراثر نفوذ آب تقویت می‌کرده‌اند.

اما استفاده از کامپوزیت‌های پیشرفته، از حدود نیمه دوم قرن بیستم آغاز شد.

اگر مواد مهندسی را به سه دسته اصلی فلز، پلیمر و سرامیک طبقه‌بندی کنیم، کامپوزیت دسته چهارمی است که در واقع ترکیبی از ۳ دسته دیگر است. موادی چند جزئی که خواص آنها در مجموع از هرکدام از اجزاء بهتر است. ضمن آنکه اجزای مختلف، کارایی یکدیگر را بهبود می‌بخشند.

بیش از سی سال است که مواد کامپوزیتی ، پلاستیک ها و سرامیک ها به عنوان مواد برتر شناخته شده اند. حجم کاربرد مواد کامپوزیت به طور پیوسته رشد پیدا کرده و در بازار های جدید نفوذ و تسخیر زیادی داشته اند. بسیاری از نیازهای صنعتی مانند صنایع فضایی، راکتورسازی، الکترونیکی، ساختمان سازی، حمل و نقل و … نمی توانند با استفاده از مواد معمولی برآورده شود و نیاز به تغییر گسترده ی خواص دارد. از طرف دیگر در کاربردهای مهندسی اغلب تلفیق خواص، مورد نیاز است. به عنوان مثال در صنایع هوافضا، کاربردهای زیرآبی، حمل و نقل و … امکان استفاده از یک نوع ماده که همه ی خواص موردنظر را فراهم نماید وجود ندارد. در این صنایع به موادی نیاز است که ضمن داشتن استحکام بالا ، سبک باشد، مقاومت سایشی و مقاومت به ضربه ی خوبی داشته باشند. بنابراین استفاده از کامپوزیت ها تنها راه حل مشکل است.

یکی از رایج ترین و عمومی ترین نوع کامپوزیت ها، کامپوزیت های زمینه پلیمری است و به نام PMC خوانده می شوند. این کامپوزیت ها بیش از ۹۵% مصرف جهانی را به خود اختصاص داده اند. کامپوزیت های زمینه پلیمری شامل زمینه از جنس پلیمر (رزین) که به فاز توزیع شده ی تقویت کننده متصل شده است. پلیمرها دسته ای از مواد مهندسی هستند که از دهه ی ۴۰ قرن حاضر به بعد مورد توجه قرار گرفته اند. پلیمرها ماکرومولکول های بسیار بزرگی هستند که از اتصال کووالانسی واحدهای تکرار شونده ی کوچکتری ایجاد می شوند. در واقع پلیمر از تکرار مونومرها که واحد های اصلی تشکیل دهنده استخوان بندی اصلی آنها هستند، تحت شرائط پلیمریزاسیون تشکیل می شوند. پلیمر در کامپوزیت ها می تواند هم به عنوان زمینه و هم به عنوان فاز دوم یا تقویت کننده مطرح باشد. کامپوزیت های زمینه پلیمری دارای مزیت های زیادی نظیر سبکی، ارزانی و انعطاف پذیری هستند ولی معایب آنها دمای پایین کارکرد، حساسیت به نور، تجزیه شدن در برابر رطوبت و … می باشد.

چند نوع کامپوزیت داریم؟

وقتی در مورد انواع کامپوزیت صحبت می‌کنیم، منظورمان کامپوزیت‌های مهندسی است و نه کامپوزیت‌های طبیعی مانند استخوان‌های بدن.

کامپوزیت شامل یک فاز زمینه (ماتریکس) و یک یا چند فاز تقویت‌کننده (پرکننده یا فیلر) است.

اجزاء تشکیل دهنده‌ی کامپوزیت

البته ترکیب مواد در کامپوزیت یک ترکیب فیزیکی و ماکروسکوپی است؛ یعنی اجزای تشکیل‌دهنده یک کامپوزیت با هم به صورت شیمیایی ترکیب نمی‌شوند به طوری که اجزای تشکیل دهنده ماهیت شیمیایی و طبیعی خود را کاملا حفظ می کنند و سطح مشترک مشخصی بین اجزا وجود دارد.

کامپوزیت‌های مهندسی را می‌توان از نظر فاز زمینه به ۳ دسته CMC (کامپوزیت‌های با زمینهٔ سرامیکی)،PMC (کامپوزیت‌های با زمینه پلیمری) و MMC (کامپوزیت‌های با زمینه فلزی) تقسیم‌بندی کرد.

اما از نظر فاز تقویت‌کننده کامپوزیت‌ها به ۲ دسته کامپوزیت‌های تقویت‌شده با فیبر (FRC) و کامپوزیت‌های تقویت شده توسط ذرات (PRC) دسته‌بندی می‌شوند. به عنوان مثال فایبرگلاس که یکی از پرکاربردترین کامپوزیت‌هاست، یک کامپوزیت با زمینه پلیمری است که توسط فیبرهای شیشه تقویت شده‌است. سیمان و بتن هم نمونه‌هایی از یک کامپوزیت سرامیکی هستند.

کامپوزیت چه مزایایی دارد؟

مهم‌ترین مزیت مواد کامپوزیتی آن است که با توجه به نیازهایی که داریم، می‌توانیم خواص آنها را کنترل کنیم. به طور کلی مواد کامپوزیتی دارای مزایای زیر هستند:

  • نسبت به وزن خود مقاومت مکانیکی بالایی دارند.
  • مقاومت در برابر خوردگی آن‌ها بالاست.
  • نسبت به فلزات خصوصیات مکانیکی بهتری دارند.
  • به عنوان یک عایق حرارتی خواص خوبی دارند.

مجموعه این خصوصیات است که باعث کاربردهای گسترده کامپوزیت‌ها در صنایع نوین می‌شود. در ساخت بدنه جنگنده‌های رادارگریز از کامپوزیت‌ها استفاده می‌شود. همچنین در ساخت قطعات هواپیما و پره نیروگاه بادی و پره هلیکوپتر از کامپوزیت‌ها استفاده می‌شود. به‌طور کلی مواد کامپوزیتی به دلیل جرم بسیار کم و مقاومت بالا نسبت به فلزات، در صنعت هوا و فضا کاربرد وسیعی دارند.

نکته ای که باید به آن توجه داشت این است که در کامپوزیت الیاف قسمت عمده بار را تحمل میکنند و بیشترین مقاومت الیاف در جهت طول آن هاست. استفاده از الیاف پیوسته در جهت بارگذاری باعث می¬شود کامپوزیت بسیار مقاومت پیدا کند. در همین حالت اگر از الیاف خرد شده و کوتاه استفاده کنیم مقاومت کمتری نسبت به الیاف پیوسته به ما خواهد داد. بر حسب کاربرد و روشی که قصد تولید کامپوزیت را داریم باید نوع الیاف را انتخاب کنیم.

وظایف الیاف:
  1. تحمل بار ، ۷۰ تا ۹۰ درصد بار وارده را الیاف تحمل می­کنند
  2. تامین مقاومت، سفتی و پایداری حرارتی
  3. تامین رسانایی و یا عایق بودن الکتریکی بر حسب این که چه نوع الیافی را بکار ببریم
وظایف رزین:
  1. الیاف را در کنار هم نگه میدارد و بار را به الیاف منتقل می­کند. همچنین سختی و شکل کامپوزیت را تامین می­کند.
  2. رزین الیاف را از هم جدا می­کند و باعث می­شود که الیاف مستقل عمل کنند. در نتیجه رشد ترک در کامپوزیت متوقف و یا آرام خواهد شد.
  3. رزین سطحی مطلوب به کامپوزیت می­دهد و عمل پرداخت سطح را آسان می­کند.
  4. رزین الیاف را در برابر مواد شیمیایی و خستگی محافظت می­کند.
  5. بر حسب انتخاب نوع رزین چقرمگی کامپوزیت نیز تعیین می­شود.

خواص کامپوزیت‌ها به عوامل مختلفی از قبیل نوع مواد تشکیل دهنده و ترکیب درصد آن‌ها، شکل و آرایش تقویت‌کننده و اتصال ماتریکس و تقویت‌کننده به یکدیگر بستگی دارد.
منبع

جهت خرید و فروش محصولات ما میتوانید با ما در ارتباط باشید:

راه های ارتباطی:

مهندس علیرضا بیات 09120179639

مهندس فرشته راد 09033229935الی36

پست الکترونیکی resinpoli@gmail.com

آدرس شرکت خیابان ولیعصر بالاترازپارک ساعی پلاک 2404 کدپستی 1434764111طبقه سوم شرکت صنایع شیمیایی بوشهر