آشنایی با کامپوزیت ها

آشنایی با کامپوزیت ها
1) معرفی کامپوزیت:

کامپوزیت به موادی اطلاق می شود که در ساختار آن بیش از یک جز استفاده شده باشد که در این مواد اجزا مختلف خواص فیزیکی و شیمیایی خود در ترکیب را حفظ کرده و در نهایت ماده ای حاصل می شود که دارای خواص بهینه ای می باشد، که در تک تک مواد مشارکت دهنده به صورت مجزا در همه حالت ها وجود ندارد.
طبق تعریف جارتیز، کامپوزیت ها مواد چند منظوره ای هستند که خصوصیاتی را که مواد در حالت ترکیب نشده ندارد را فراهم می کند. آن ها ساختارهایی به هم چسبیده اند و به وسیله ترکیب فیزیکی دو یا چند ماده همسان به دست آمده اند که در ترکیب و خصوصیات و گهگاه در شکل متفاوت می باشند.
طبق نظر کِلی، اهمیت آن بسیار واضح است که کامپوزیت ها نباید به طور ساده ترکیبی از دو ماده انگاشته شود. در مفهوم کلی تر، ترکیب، خصوصیات برتر آنها را دارد. به اصطلاح، دوام یا پایداری در گرما یا در بعضی شرایط مطلوب، ترکیب بهتر از هر جز تنهای اولیه آنهاست.
بِرگزان، تعریف می کند که کامپوزیت ها ترکیبی از مواد هستند، که با آلیاژها متفاوت هستند. به خاطر این که اجزای تشکیل دهنده خصویتشان را حفظ می کنند اما به طور پیوسته در ترکیب کامپوزیت می باشند، تا فقط مزایای خواص آنها را بگیرند نه از کاستی و کمبودشان به این منظور مواد بهتری را حاصل می کنند.
ونسوچتکلان، توضیح می دهد که مواد کامپوزیتی همچون مواد ناهمگنی که شامل دو یا چند فاز جامد باشند در تماس با یکدیگر در مقیاس ماکروسکوپی هستند. آنها همچنین می توانند همچون مواد همجنس در یک مقیاس ماکروسکوپی که هر بخش از آن خصوصیت فیزیکی مشابهی را خواهد داشت برسند.


2) اجزای یک ماده کامپوزیتی:
یک کامپوزیت از دو فاز عمده تشکیل شده است:
الف) فاز پیوسته (ماتریس،زمینه)
ب) فاز ناپیوسته (الیاف یا تقویت کننده ها)


1-2) فاز پیوسته:
خیلی از مواد هنگامی که به صورت الیاف هستند استحکام خیلی خوبی را نشان می دهند اما برای رسیدن به این خواص الیاف باید به یک زمینه خوب پیوند زده شوند.
زمینه الیاف را از هم جدا می کند تا از سائیدگی و تشکیل عیوب سطحی جدید جلوگیری نماید. یک زمینه خوب باید توانایی تغییر شکل تحت بار به کار رفته را دارا باشد و نیرو را به الیاف انتقال دهد و تمرکز تنش را توزیع نماید. الیاف را از صدمات محافظت نماید و از اشاعه ترک در کامپوزیت جلوگیری کند.
کامپوزیت ها بر اساس زمینه به صورت زیر تقسیم می شوند:
1-کامپوزیت های زمینه فلزی
2-کامپوزیت های زمینه پلیمری
3- کاپوزیت های زمینه سرامیکی


2-2)فاز ناپیوسته:
الیاف اصلی ترین المان در کامپوزیت های لیفی هستند که بالاترین کسر حجمی را در ساختار کامپوزیت را دارند. نکته دیگری که در مورد الیاف به کار گرفته شده در کامپوزیت ها مطرح است جهت قرار گرفتن آنهاست، یک کامپوزیت حداکثر مقاومت مکانیکی را در جهت قرار گرفتن الیاف از خود نشان می دهد.
الیاف به صورت رشته، پارچه و نمد است. از الیاف رشته ای در فرآیندهای مانند فیلامنت وایندینگ و پولتروژن استفاده می شود. پارچه های بافته شده که دارای طرح های گوناگونی هستند و همچنین پارچه های نمدی، برای قالب گیری و قطعات دست ساز کاربرد دارند. الیاف خرد شده بیشتر شبیه به پودر بوده و در دستگاه تزریق با پلیمر مخلوط شده و با استفاده از روش قالب گیری تزریقی مصرف می شوند.
اصلی ترین الیاف در کامپوزیت ها به صورت زیر هستند:
1-فلزی:شیشه، آزبست(پشم سنگ)
2-معدنی:کربن، گرافیت، آرامید
3-آلی: بور

4-طبیعی

در پست های بعدی با کامپوزیت ها بیشتر آشنا می شویم.