Tkanina z włókna węglowego, często stosowanego jako komponent konstrukcyjny kompozytów
Porównanie włosa ludzkiego (jasny) i pojedynczej nici włókna węglowego
Przykładowy schemat materiału kompozytowego
Materiał kompozytowy (lub kompozyt) -
materiał
o strukturze niejednorodnej, złożony z dwóch lub więcej komponentów (
faz
) o różnych właściwościach. Właściwości kompozytów nigdy nie są sumą, czy średnią właściwości jego składników. Najczęściej jeden z komponentów stanowi
lepiszcze
, które gwarantuje jego spójność, twardość, elastyczność i odporność na ściskanie, a drugi, tzw. komponent konstrukcyjny zapewnia większość pozostałych własności mechanicznych kompozytu.
Wiele kompozytów wykazuje
anizotropię
różnych właściwości fizycznych. Nie muszą to być wyłącznie własności mechaniczne. Np.
polaroid
to przykład kompozytu, który osiągnął sukces komercyjny dzięki jego szczególnym anizotropowym własnościom elektrooptycznym.
Jednymi z najczęściej stosowanych komponentów konstrukcyjnych są silne włókna takie jak
włókno szklane
,
kwarc
,
azbest
,
kevlar
czy
włókna węglowe
dając materiałowi dużą odporność na rozciąganie. Do najczęściej stosowanych lepiszczy zaliczają się
żywice
syntetyczne oparte na
poliestrach
,
polieterach
(epoksydach),
poliuretanach
i
żywicach silikonowych
.
Materiały kompozytowe znane są ludzkości od tysięcy lat. Np. tradycyjna, chińska
laka
, służąca do wyrobu naczyń i mebli otrzymywana przez przesycanie wielu cienkich warstw papieru i tkanin żywicznym „samoutwardzalnym” sokiem z sumaka rhus, była stosowana od co najmniej V w. p.n.e. Równie starym i powszechnie stosowanym od wieków kompozytem jest drewniana
sklejka
.
Kompozyty mają zastosowanie jako materiały konstrukcyjne w wielu dziedzinach techniki, m.in. w budownictwie (np. beton, żelbet), w technice lotniczej i astronautyce (np. elementy samolotów, rakiet, sztucznych satelitów), w przemyśle środków transportu kołowego i szynowego (np. resory i zderzaki samochodowe, okładziny hamulcowe), w produkcji części maszyn, urządzeń i wyrobów sprzętu sportowego (np. łodzie, narty, tyczki, oszczepy).
Współczesny rozwój materiałów kompozytowych zaczął się jednak dopiero po opanowaniu procesu produkcji żywic syntetycznych, stanowiącym podstawę produkcji
laminatów
. Jednym z pierwszych kompozytów opartych na tych żywicach był
bakelit
, pierwszy przedstawiciel
fenoplastów
. Gwałtowny rozwój materiałów kompozytowych w trakcie i po
II wojnie światowej
był też związany z rosnącym zapotrzebowaniem przemysłu
lotniczego
, kosmicznego i motoryzacyjnego na lekkie i wytrzymałe materiały, którymi dałoby się zastąpić
stal
i inne
metale
. Obecnie, kompozyty stosuje w wielu technologiach - począwszy od
implantów
stosowanych w medycynie po tanie materiały konstrukcyjne stosowane w budownictwie.
Rodzaje kompozytów
Ceramiczno-stalowa płyta izolacyjna
- Kompozyty strukturalne - w których występują ciągłe struktury komponentów konstrukcyjnych - warstwy (np.
sklejka
), pręty (np.
żelbet
) lub regularne struktury trójwymiarowe np. przypominające plaster miodu,
-
laminaty
- które składają się z włókien zatopionych w lepiszczach - w zależności od sposobu uporządkowania włókien rozróżnia się taśmy kompozytowe - włókna ułożone w jednym kierunku - maty kompozytowe - w dwóch prostopadłych kierunkach - lub nieuporządkowane np.
pykret
,
- mikrokompozyty i nanokompozyty - w których regularna struktura dwóch lub więcej składników jest zorganizowana już na poziomie nadcząsteczkowym - tego rodzaju kompozyty występują w organizmach naturalnych - np.
drewno
- jest rodzajem mikrokompozytu, w skład którego wchodzą zorganizowane w skręcone pęczki włókna
celulozowe
, "sklejone"
ligniną
- współcześnie próby sztucznego otrzymywania tego rodzaju kompozytów są prowadzone w ramach badań
nanotechnologicznych
,
- stopy strukturalne - które są rodzajem
stopów metali
, metali z
niemetalami
,
polimerów
między sobą oraz polimerów z metalami i niemetalami o bardzo regularnej
mikrostrukturze
- przykładem tego rodzaju kompozytu jest
stal damasceńska
i
duraluminium
.
Kompozyty w stomatologii
Materiały złożone (kompozytowe) znalazły szerokie zastosowanie w stomatologii[1]. Można je podzielić na:
- Kompozyty makrocząsteczkowe
- Kompozyty mikrocząsteczkowe
- Kompozyty hybrydowe
Do zalet kompozytów można zaliczyć:
- Kontrast na zdjęciu RTG
- Doskonałość barwy
- Odporność na zgniatanie
- Adhezja do szkliwa
Przypisy