كامپوزيت ها

کامپوزیتها در ابتدائی ترین شکل خود، سازه هائی هستند که از بهم پیوستن حداقل دو عنصر تشکیل یافته اند که خواصی متفاوت از اجزای تشکیل دهنده خود را دارا میباشند. در عمل اکثر کامپوزیتها شامل توده ای از مواد بنام "بستر" در کنار نوعی "تقویت کننده" میباشند که بخش تقویت کننده اساساً برای افزایش استحکام و سفتی، به بستر اضافه میشود. تقویت کننده ها معمولاً به شکل الیاف بکار برده میشوند. 

اغلب مواد مهندسی نیز ترکیبی از دو یا چند فاز پخش شده در مقیاس میکروسکوپی اند. به عنوان مثال چنانچه یک فولاد کربنی ساده از دمای 800 درجه سانتیگراد سرد شود، ریزساختاری با لایه های متناوب یک فاز نرم انعطاف پذیر ( آهن خالص ) و یک ترکیب سخت و شکننده ( سمنتیت Fe3c ) خواهد داشت.

امروزه رایج ترین کامپوزیت های ساخته شده به دست بشر را میتوان به سه دسته اصلی تقسیم نمود:

کامپوزیت های بستر سرامیکی (CMC)، کامپوزیت های یستر فلزی (MMC) و کامپوزیت های بستر پلیمری (PMC). در هر زمینه ای فاز تقویت کننده می تواند از جنس سرامیک، فلز و یا پلیمر باشد.

اغلب کامپوزیت های زمینه پلیمری از رزین های ترموست و الیاف تقویت کننده ساخته می شوند. ترموست به محصولی گفته می شود که در یک واکنش بازگشت ناپذیر شیمیایی ساخته می شود. متفاوت از پلاستیک ها با حرارت نمی توان یک محصول ساخته شدۀ پلیمری ترموست را نرم کرد. الیاف تقویت کننده در کامپوزیت ها هنگامی که با رزین ترکیب می شوند نقش استحکام بخشی به آن را ایفا می نمایند. صنایع کامپوزیت طیف وسیعی از محصولات را تولید می کنند. در زیر زمینه های مختلفی که محصولات کامپوزیتی در آن مورد استفاده قرار گرفته اند ارائه شده است:

-    هواپیما، هوافضا، صنایع دفاعی: اجزاء هواپیما، سپرهای حرارتی، پوسته موتور راکت و ملزومات دیگر

-    ملزومات و تجهیزات اداری: دستگاههای کپی، اجزاء کامپیوتر، ملزومات خانگی و ابزار الکتریکی

ساخت و ساز: استخرهای شنا، وان حمام، برجهای خنک کننده، کف پل ها و علائم راهنمایی و رانندگی

ورزشی: چوب گلف، کمپ، وسایل ورزشی، صندلی، یخ نورد، اسکی و چوب ماهیگیری

تجهیزات مقاوم به خوردگی: لوازم کنترل آلودگی، محصولات تصفیه آب، لوله ها و فیتینگ ها، تانک های ذخیره سازی زیرزمینی و...

الکتریک و الکترونیک: جعبه فیوز ( دکل های برق )، اتصالات الکترونیکی و لوله ها

دریایی: قایق، کرجی، کانو، کشتی و سازه های دریایی

حمل و نقل: بدنه و اجزاء اتومبیل، قطعات مختلف خودرو

* مزایای کامپوزیت ها:

     -    استحکام بالا

     -    وزن کم

     -    قابلیت شکل دهی

     -    عمر نسبتاً طولانی

نحوه ساخت کامپوزیت ها:

روش های متعددی برای ساخت کامپوزیت های پلیمری وجود دارد. هر روشی برای ترکیبهای خاصی از محصول، بازار و مواد خام مناسب است. تمام کامپوزیت ها در موارد ذیل مشترک هستند:

در تمام آنها میزان مناسبی از رزین، پرکننده های تقویت کننده و الیاف به کار رفته است.

در تمام آنها یک سیال یا یک ماده خمیری شکل به فرم نهایی درمی آید.

در تمام آنها عمل پلیمریزاسیون در حین پخت صورت می گیرد.

در تمامی آنها مخلوطی از رزین، تقویت کننده و مواد دیگر به فرم یک جامه صلب در می آیند.

مواد طبیعی و مواد مهندسی در واقع میکروکامپوزیت هایی هستند، که خواص آنها از پراکندگی مناسب فازها بدست می آید. یک کامپوزیت ماده ای است که یک فاز متمایز فیزیکی و یا شیمیایی پخش شده در یک فاز پیوسته دارد و عموماً دارای خصوصیاتی متفاوت و یا بهتر از آن دو جزء می باشد.

کامپوزیت های زمینه پلیمری با الیاف تقویت کننده ای 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 کامپوزیت های زمینه سرامیکی جدیدترین نوع کامپوزیت ها می باشند.

در سال های اخیر استفاده از کامپوزیت ها بخصوص کامپوزیت های زمینه پلیمری (PMC) رشد سریعی داشته و این روند همچنان ادامه دارد. عامل اصلی توسعه کامپوزیت ها خواص بهینه آنها نسبت به اجزای تشکیل دهنده می باشد. این توسعه عمدتاً با جایگزینی کامپوزیت بجای مواد معمول و بخصوص فلزات صورت می گیرد.